JPS621998A - シ−ルドトンネル掘削装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、複線の地下鉄道、道路等の構築に好適なシー
ルドトンネル掘削装置に関し、特に２つのカッタヘッド
によりほぼまゆ形または長円形の断面形状をイｊするト
ンネルを掘削する装置に関する。

（従来技術） ２つの円を部分的に重ねたほぼまゆ形または長円形の断
面形状を有するトンネルを掘削するシールドトンネル掘
削装置の１つとして、前記まゆ形または長円形の断面形
状を有するシールドと、該シールド内に配置された隔壁
と、該隔壁に回転可能に支持されかつ前記２つの円の中
心線を結ぶ方向へ間隔をおいて配置された２つのカッタ
ヘッドと、該カッタヘッドを回転させる回転手段と、前
記カッタヘッドによる掘削土砂を１ノ１出する＋ＪＩ　
ＩＩＩ　１段とを含む掘削装置がある（特開昭５７−１
９７３９５号公報）。

この掘削装置は、前記両方ツタヘッドによる掘削面の一
部が屯なるにもかかわらず、両力ツタヘッドを掘進方向
の同じ位置に配置しているため、両方ツタヘッドの回転
時に両者が衝突することを防１トすべく、両方ツタヘッ
ドを所定の位相差で同期して同一速度で回転させる。こ
のため、この掘削装置では、両方ツタヘッドの回転速度
および回転方向が一方のカッタヘッドの回転速度および
回転方向により決定されるため、カッタヘッドの回転速
度および回転方向をヘッド毎に制御することができず、
両方ツタヘッドの切り羽の土質が異なるときおよび掘進
方向を修正するときのカッタヘッド用回転機構の制御が
困難である。

両方ツタヘッドの回転速度および回転方向をカッタヘッ
ド毎に制御可能の構造にするには、実開閉５８−４５７
９４号公報に記載された装置のように、両方ツタヘッド
を掘進方向の前後にずらせて配置すればよいが、このよ
うにすると、左右のカッタヘッドの切羽の面積が異なる
ことにより、両力ツタヘッドのトルクが大きく異なるた
め、カッタヘッド用回転機構の制御がやはり困難であり
、また掘削に大きなトルクが必要である。

（発明の目的） 本発明は、両方ツタヘッド用回転機構の制御が容易であ
り、また両方ツタヘッドのトルクがほぼ同じになり、さ
らに小さなトルクで掘削することができるシールドトン
ネル掘削装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明の掘削装置は、２つの円を部分的に重ねたほぼま
ゆ形または長円形の断面形状を有するシールドと、該シ
ールド内に配置された隔壁と、該隔壁の前方に配置され
、該隔壁に回転可能に支持され第１および第２のカッタ
ヘッドであってその回転中心が前記２つの円の中心を結
ぶ線の方向へ間隔をおいて配置された第１および第２の
カッタヘッドと、該カッタヘッドを回転させる回転ｆ段
と、前記カッタヘッドによる掘削土砂を前記隔壁の後方
へ排出する排出手段とを含むシールドトンネル掘削装置
であって、前記回転手段は、前記第１のカッタヘッドを
回転させる第１の回転機構と、前記第２のカッタヘッド
を回転させる第２の回転機構とを備え、前記第１および
第２のカッタヘッドは、第１の範囲を掘削する第１のカ
ッタであって掘進方向における同一面内に前記２つの円
の中心を結ぶ線の方向へ間隔をおいて配置された第１の
カッタと、前記第１の範囲の周りの第２の範囲を掘削す
る第２のカッタであって前記第１のカッタより後方に配
置された第２のカッタとを備える。

（発明の効果） 本発明によれば、両方ツタヘッドを相手のカッタヘッド
の回転速度および回転方向に制限されることな−く任意
な速度で任意な方向へ回転、させることができるため、
回転速度および回転方向をヘツド毎に設定することがで
き、したがってカッタヘッド川回転機構の制御が容易で
ある。

また、本発明によれば、両カンタヘッドが第１のカッタ
と、該第１のカッタによる掘削範囲の周りの範囲を掘削
する第２のカッタとを備え、両方ツタヘッドの第１のカ
ッタを掘進方向における同一・面内にＩｆいに間隔をお
いて配置し、両力ツタヘッドの第２のカッタを第１のカ
ッタの後方に配ＰＩ　したため、両方ツタヘッドの切羽
の面積がほぼ同じであり、したがって両力ツタヘッドの
トルクがほぼ同じになる。

さらに、本発明によれば、第１のカッタが第２のカッタ
に先行する先進掘削機として作用するため、従来の掘削
装置に比べて小さなトルクで掘削することができる。

（実施例） 以丁１図面に示す本発明の実施例について説明する。

第１図〜第３図に示す掘削装置１ｏは、土庄式の掘削装
置であり、シールド１２を含み、該シールド内にこれを
横切る隔壁１４を配置している。

シールド１２は、２つの円を部分的に重ねたほぼまゆ形
の断面形状を有し、複数のシャツ４−１６により前進さ
れる。シールド１２の後方には、掘削装置ｌＯによる掘
進にともなって既知の２つのエレクタ１８によりセグメ
ンｌ−２０が配置される。エレクタ１８は、隔壁１４よ
り後方に配置されている。

隔壁１４は、シールド１２に固定されており、シールド
１２内をその前方の掘削室と後方の作業室とに隔離する
。隔壁１４には、第１およびｆｆ４２のカッタヘッド２
２．２４が回転可能に支持ぶれている。両方ツタヘッド
２２．２４は、その回転中心が前記２つの円の中心を結
ぶ方向へ互いに間隔をおいて配置されている。

第１のカッタヘッド２２は、軸受２６により隔壁１４に
回転自在に支持されて隔壁１４の前方へ伸びる軸部２８
と、該軸部の先端に配置された第１のカッタ３０と、該
カッタより後方に配置され、該カッタによる掘削範囲の
周りの範囲を掘削する第２のカッタ３２とを備え、両カ
ンタ３０゜３２により掘削された土砂を攪拌する第１の
攪拌機３４を両方ツタ３０．３２の後方に配置している
。

第２のカッタヘッド２４も、軸受３６により隔ｔｉｆ１
４に回転自在に支持されて隔壁１４の前方へ伸びる軸部
３８と、該軸部の先端に配置された第１のカッタ４０と
、該カッタより後方に配置されかつ該第１のカッタによ
る掘削範囲の周りの範囲を掘削する第２のカッタ４２と
を備え、両方ツタ４０．４２により掘削された土砂を攪
拌する第２の撹拌機４４を両方ツタ４０．４２の後方に
配置している。

第１および第２のカッタヘッド２２．２４の第１のカッ
タ３０．４０は、前記２つの円の中心線を結ぶ方向へ互
いに隔てられており、また掘進方向における同一・面に
配置されている。第１のカッタヘッド２２の第２のカッ
タ３２は、第２のカッタヘッド２４の第２のカッタ４２
より前方に配置されている。

軸部２８はその軸線が前記２つの円のうち一方の円の中
心線上に配置され、軸部３８はその軸線が他方の円の中
心線上に配置されている。軸部２８．３８は、その後部
外周に歯車４６．４８を有する。

第１のカッタヘッド２２の第１のカッタ３０は、軸部２
８の先端部からその半径方向へ伸びる複数のアーム５０
の基部の前面に取り付けられた複数の切削刃５２を備え
、第２のカッタ３２は、アーム５０の先端部の前面に取
り付けられた複数の切削刃５４を備える。アーム５０の
うち、切削刃５４を取り付けている先端部は、切削刃５
２を取り付けている基部よりも後退している。

第１の攪拌機３４は、隔壁１４とアーム５０との間を軸
部２８からこれの半径方向へ伸びる複数のアーム５６と
、該アーム５６の先端に配置されたリング５８とから成
る。リング５８の直径は、第１のカッタ３０の直径とほ
ぼ同じである。

第２のカッタヘッド２４の第１のカッタ４０は、軸部３
８の先端部からその半径方向へ伸びる複数のアーム６０
の前面に取り伺けられた複数のり１削刃６２を備え、第
２のカッタ４２はアーム６０の後方を軸部３８からその
半径方向へ伸びる複数のアーム６４の前面に取り伺けら
れた複数の切削刃６６を備える。アーム６４の長さ」法
は、アーム６０のそれより大きい。

第２の攪拌機４４は、アーム６４の後部に取り伺けられ
たり・ングであり、第１のカッタ４０とほぼ同じ直径を
有する。

第１および第２のカッタヘッド２２．２４を回転させる
第１および第２の回転機構６８　、７０は、モータのよ
うな回転源７２．７４と、その出力軸に取り付けられた
歯車７６．７８とを含み、歯車７６．７８が軸部２８．
３８の歯車４６゜４８と噛合する。回転源７２．７４は
、隔壁に支持されている。

両力ツタヘッド２２．２４により掘削された土砂は、両
力ツタヘッド２２．２４と共に回転する攪拌機３４．４
４により、第１および第２の泥土注入管８０．８２から
注入される泥土および薬剤と混合され、第１および第２
の拮出機構８４゜８６により隔壁１４の後方へ刊出され
る。

第１および第２の泥土注入管８０．８２は、シールド１
２内の上部に配置５れている。第１および第２の排出機
構８４．８６は、スクリューコンベアであり、前記掘削
室から隔壁１４を貫いてその後方の前記作業室へ伸びる
。

掘削装置１０の動作時、第１のカンタヘッド２２は第１
の回転機構６８により回転され、第２のカッタヘッド２
４は第２の回転機構７０により回転される。これにより
、第１のカッタ３０゜４０は掘進方向の同一平面内で回
転されて第１の範囲を掘削し、第２のカッタ３２．４２
は第１のカッタ３０　、４．０の後方において回転され
て前記第１の範囲の周りの第２の範囲を掘削する。

この掘削時、第１のカッタ２２の後方には、第１の泥土
注入管８０から泥土および薬剤が注入される。これに対
し、第２のカッタヘッド２４の後方には第２の泥土注入
管８２から泥土および薬剤が注入される。

第１のカッタヘッド２２により掘削された土砂は、主と
して第１の排出機構８４により排出さる。第２のカッタ
ヘッド２４により掘削された土砂は、主として第２の排
出機構８６により排出される。このため、掘削途中にお
いて、排出機構８４．８６から排出される土砂を確認す
ることにより、切羽の土質をカッタヘッド毎に知ること
ができ、それにより泥」二注入管８０．８２から掘削室
へ供給する泥土および薬剤を調整することができる。

シールド１２が前進したことにより、シールド１２およ
び既設のセグメント２０間に空間が生じると、該空間に
は２つのエレクタ１８により新たなセグメントが配置さ
れる。２つのエレクタ１８のうち、一方は第１のカッタ
ヘッド２２により掘削された箇所に新たなセグメント２
０を配置し、他方は第２のカッタヘッド２４により掘削
された箇所に新たなセグメン）２０を配置する。

掘削装置１０によれば、第１のカッタ３０゜４０が互い
に間隔をおいて配置されており、また第２のカッタ３２
．４２が掘進方向にずれているため、両方ツタヘッド２
２．２４を相手のカッタヘッドの回転速度および回転方
向に制限されることなく、任意な速度で任意な方向へ回
転させることができる。また、両方ツタヘッド２２．２
４の切羽の面積がほぼ同じであるため、両方ツタヘッド
のトルクがほぼ同じになる。さらに、第１のカッタが第
２のカッタに先行する先進掘削機として作用するため、
従来の掘削装置に比べて小さなトルクで掘削することが
できる。

第４図〜第６図に示す掘削装置１１０は、泥水式の掘削
装置であり、シールド１１２と、該シールド内にこれを
横切って配置された隔壁１１４と、前記隔壁１１４に回
転可能に支持された第１および第２のカッタヘッド１２
２，１２４と、該カッタヘッドを回転させる第１および
第２の回転機構１６８，１７０と、前記隔壁１１４の前
方の掘削室に加圧泥水を注入するための第１および第２
の泥水注入管１８０，１８２と、前記掘削室内の−１−
砂を攪拌する第１および第２の攪拌機１３４，１４４と
、掘削土砂を隔壁１１４の後方へ刊出する第１および第
２の損出機構１８４゜１８６とを含む。

シールド＋１２は、前記のシールド１２と同様に、２つ
の円を部分的に重ねたほぼまゆ形の断面形状を有し、複
数のジヤツキ１１６により前進される。シールド１１２
の後方は、掘削装置ｔｉ。

による掘進にともなって既知のエレクタ１１８によりセ
グメント１２０が配置される。

隔壁１１４は、シールド１１２に固定されており、シー
ルド１１２内をその前方の掘削室と後方の作業室とに隔
離する。両方ツタヘッド１２２゜１２４は、その回転中
心が前記２つの円の中心を結ぶ方向へＷいに間隔をおい
て配置されている。

第１のカッタヘッド１２２は、軸受１２６により隔壁１
１４に回転自在に支持された隔壁１１４の前方へ伸びる
軸部１２８と、該軸部の先端に配置された第１のカッタ
１３０と、該カッタよりりの範囲を掘削する第２のカッ
タ１３２とを備える。

第２のカッタヘッド１２４も、軸受１３６により隔壁１
１４に回転自在に支持されて隔壁１１４の前方へ伸びる
軸部１３８と、該軸部の先端に配置された第１のカッタ
１４０と、該カッタより後方に配置され、該カッタによ
る掘削範囲の周りの範囲を掘削する第２のカッタ１４２
とを備える。

第１および第２のカッタヘッド１２２，１２４の第１の
カッタ１３０，１４０は、前記２つの円の中心線を結ぶ
方向へ互いに隔てられており、また掘進方向における同
一面に配置されている。

第１のカッタヘッド１２２の第２のカッタ１３２は、第
２のカッタヘッド１２４の第２のカッタ１４２より前方
に配置されている。

軸部１２８はその軸線が前記２つの円の一方の円の中心
線」二に配置され、軸部１３８はその軸線が他方の円の
中心線」−に配置されている。軸部１２８．１３８は、
その後部外周に歯車１４６゜１４８を有する。

第１のカッタヘッド１２２の第１のカッタ１３０は、軸
部１２Ｂの先端部に配置された面板１５０の基部の前面
に取り付けられた複数の切削刃１５２を備え、第２のカ
ッタ１３２は、面板１５０の周縁部の前面に取り付けら
れた複数の切削刃１５４を備える。面板１５０のうち、
切削刃１５４を取り付けている周縁部は、切削刃１５２
を取り付けている基部よりも後退している。

第２のカッタヘッド１２４の第１のカッタ１４０は、軸
部１３８の先端部に配置された面板１６０の前面に取り
イ４けられた複数の切削刃１６２を備え、第２のカッタ
１４２は面板１６０の後方に配置された面板１６４の前
面に取り付けられた複数の切削刃１６６を備える。面板
１６４の直径は、面板１６０の直径より大きい。

各面板１５０，１６０，１６４は、その半径方向へ伸び
るスリットを有する。掘削土砂は、スリット１９０，１
９２，１９４，１９６を経て面板１５０，１６０，１６
４の後方へ入る。各切削刃１５２，１５４，１６２，１
６６は、スリット１９０．１９２．１９４，１９６に沿
って配置されている。

第１の攪拌機１３４は第１の排出機構１８４の土砂吸入
口の近傍に配置され、第２の攪拌機１４４は第２の排出
機構１８Ｂの土砂吸入「１の近傍に配置されている。

第１および第２の回転機構１６８，１７０は、モータの
ような回転源１７２，１７４と、その出力軸に取り付け
られた歯車１７８，１７８とを含み、歯車１７６．１７
８が軸部１２８，１３８の歯車１４６，１４８と噛合す
る。回転源１７２゜１７４は隔壁に支持されている。

両方ツタヘッド１２２，１２４により掘削された土砂は
、両方ツタへ一２ド１２２，１２４の後部に配置された
第１および第２の攪拌機１３４゜１４４により、泥水注
入管１８０，１８２から注入される泥水と混合され、第
１および第２の排出機構１８４，１８６により隔壁１１
４の後方へ排出される。第１および第２の泥水注入管１
８０゜１．８２は、シールド１１２内の−１一部に配置
されている。

第１および第２の排出機構１．８４　、　ｌ　８６は、
杖泥管であり、前記掘削室から隔壁１１４を貫いてその
後方の前記作業室へ伸びる。

掘削装置１１０の動作時、第１のカッタヘッド１２２は
第１の回転機構１６８により回転され、第２のカッタヘ
ッド１２４は第２の回転機構１７０により回転される。

これにより、Ｉｉのカッタ１３０，１４０は掘進方向の
同−Ｖ面内で回転されて第１の範囲を掘削し、第２のカ
ッタ１３２．１４２は第１のカッタ１３０，１４０の後
方において回転されて前記ｌの範囲の周りの第２の範囲
を掘削する。

この掘削時、第１のカッタ１２２の後方には、第１の泥
水注入管１８０から泥水および薬剤が注入される。これ
に対し、第２のカッタヘッド１２４の後方には第２の泥
水注入管１８２から泥水および薬剤が注入される。

第１のカッタヘッド１２２により掘削された１−砂は、
主として第１の排出機構１８４により桟出さる。主とし
て第２のカッタヘッド１２４により掘削された土砂はト
として第２のり出機構１８６により排出される。このた
め、掘削装置１１０も、掘削途中において、排出機構１
８４．１８６から排出される」上砂を確認することによ
り、切羽の土質をカッタヘッド毎に知ることができ、そ
れにより泥水注入管１８０，１８２から掘削室へ供給す
る泥水および薬剤を調整することができる。

シールド１１２が前進したことにより、シールド１１２
および既設のセグメン！−１２０間に空間が生じると、
該空間には２つのエレクタ１１８により新たなセグメン
トが配置される。２つのエレクタ１１Ｂのうち、一方は
第１のカッタヘッド１２２により掘削された箇所に新た
なセグメント１２０を配置し、他方は第２のカッタヘッ
ド１２４により掘削された箇所に新たなセグメン：・１
２０を配置する。

掘削装置１１０も、第１のカッタ１３０゜１４−０がＬ
Ｉ′□いに間隔をおいて配置されており、また第２のカ
ッタ１３２，１４２が掘進方向にずれているため、両方
ツタヘッド１２２，１２４を相手のカッタヘッドの回転
速度および回転方向に制限ぶれることなく、任意な速度
で任意な方向へ回転させることができる。また、両刃・
ツタへ・ンド１２２．１２４の切羽の面積がほぼ同じで
あるため、両力ツタヘッドのトルクがほぼ同じになる。

さらに、第１のカッタが第２のカッタに先行する先進掘
削機として作用するため、従来の掘削装置に比べて小さ
なトルクで掘削することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の掘削装置の一実施例を示す正面図、第
２図は第１図のＩＴ−ＩＴ線に沿って得た断面図、第３
図は第２図のト」線に沿って得た断面図、第４図は本発
明の掘削装置の他の実施例を示す正面図、第５図は第４
図の■−■線に沿って得た断面図、第６図は第５図のＷ
−Ｗ線に沿って得た断面図である。 １２．１１２：シールド、１４，１１４：隔壁、１６．
１１６：ジヤツキ、 ２２．１２２：第１のカッタヘッド、 ２４．１２４：第２のカッタヘッド、 ３０．４０，１３０，１４０：第１の力・ツタ、３２．
４２，１３２，１４２：第２のカッタ、３４．１３４：
第１の攪拌機、 ４４．１４４：第２の攪拌機、 ６８．１６８：第１の回転機構。 ７０．１７０：第２の回転機構、 ８４．１８４：第１の排出機構、 ８６．１８６：第２の排出機構。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つの円を部分的に重ねたほぼまゆ形または長円
   形の断面形状を有するシールドと、該シールド内に配置
   された隔壁と、該隔壁に回転可能に支持された第１およ
   び第２のカッタヘッドであってその回転中心が前記２つ
   の円の中心を結ぶ線の方向へ間隔をおいて配置された第
   １および第２のカッタヘッドと、該カッタヘッドを回転
   させる回転手段と、前記カッタヘッドによる掘削土砂を
   前記隔壁の後方へ排出する排出手段とを含むシールドト
   ンネル掘削装置であって、前記回転手段は、前記第１の
   カッタヘッドを回転させる第１の回転機構と、前記第２
   のカッタヘッドを回転させる第２の回転機構とを備え、
   前記第１および第２のカッタヘッドは、第１の範囲を掘
   削する第１のカッタであって前記隔壁の前方の掘進方向
   における同一面内に前記２つの円の中心を結ぶ線の方向
   へ間隔をおいて配置された第１のカッタと、前記第１の
   範囲の周りの第２の範囲を掘削する第２のカッタであっ
   て前記第１のカッタより後方に配置された第２のカッタ
   とを備える、シールドトンネル掘削装置。
2. （２）前記排出手段は、前記第１のカッタヘッドによる
   掘削土砂を排出する第１の排出機構と、前記第２のカッ
   タヘッドによる掘削土砂を排出する第２の排出機構とを
   備える、特許請求の範囲第（１）項に記載のシールドト
   ンネル掘削装置。
3. （３）前記第１のカッタヘッドの第２のカッタは、前記
   第２のカッタヘッドの第２のカッタより前方に配置され
   ている、特許請求の範囲第（１）項または第（２）項に
   記載のシールドトンネル掘削装置。
4. （４）前記隔壁と前記第１および第２のカッタヘッドと
   の間には、第１および第２の攪拌機が配置されている、
   特許請求の範囲第（１）項、第（２）項または第（３）
   項に記載のシールドトンネル掘削装置。
5. （５）前記第１のカッタヘッドはその軸線が一方の前記
   円の中心線上に配置され、前記第２のカッタヘッドはそ
   の軸線が他方の前記円の中心線上に配置されている、特
   許請求の範囲第（１）項、第（２）項、第（３）項また
   は第（４）項に記載のシールドトンネル掘削装置。