JPS62225694A - シ−ルド掘進機 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシールド工法に使用される新規なシールド掘進
機に係り、特に拡幅した掘削断面のトンネルを形成すべ
く複数個のカッタを備えたシールドｌｌ１ｉ！道機に関
するものである。

［従来の技術］ 一般にトンネル掘削工事に使用されるシールド掘進機は
円筒形に形成されたシールドフレームの前方に、このシ
ールドフレームの直径と略同径のカッタ面板の回転によ
って地山切羽を機械掘り掘削し、シールドフレームの外
径に相当する円形断面のトンネルを掘削形成することが
知られている。

そして、掘削されたトンネルの内壁には補強や止水等の
目的からセグメント等が張設されている。

従来、この種の機械掘り式シールド掘進薗による掘削は
上記円形断面のトンネルを掘削形成し得るのみなので、
例えば高速道路（四重１１道路）等の拡幅した掘削断面
のトンネルを掘削形成するには、トンネル内に他の掘削
装置をう９人して、以前に張設したセグメントの一部を
除去して拡幅掘削工事を論■した侵セグメントを再度張
設する等してなされていた。もしくは、手掘り式による
実績が多かった。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、従来この種のシールド掘進機にあっては以下
に示す如き問題点があった。

上記機械掘り式シールド掘進機にあっては円形断面以外
の掘削断面形状に一度に全断面を掘削する手段がなかっ
たため、上述の如き拡幅工事を施工していたが、上記拡
幅に事は工事の安全対策を常に万全な状態として行わね
ばならず、このため多大の作業と工費を要し、掘削能率
がきわめて悪いという問題があった。

また、手掘り式にあっては切羽が開放されているため地
山切羽崩壊防止用の地盤処理が必要であるという問題が
あった。

更に、地下水を抑制する坑内圧力が必要であるという問
題があった。

また更に、人力による掘削のため掘削能率がきわめて悪
いという問題があった。

上述の如き問題点に鑑みて、本発明は拡幅した断面形状
のトンネルの掘削が機械掘りにて能率よく掘削できるシ
ールド掘削機を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ シールド掘進典における問題点を解決するために本発明
は掘進方向前端部に複数個のカッタを回転自在に並設し
て備え、相隣接するカッタをその軸方向に相互に位相差
を有するように回転駆動伝達部材に所定の長さを与えて
形成すると共に、相隣接するカッタの切削域が相互に重
合するように上記回転駆動伝達部材の中心軸に所定の間
隔を与えて形成したものである。

［作　用〕 上述の如く構成され、回転自在に並設された複数個のカ
ッタの相隣接するカッタをその軸方向に相互に位相差を
有するように回転駆動伝達部材に所定の長さを与えて形
成することにより、相隣接するカッタの切削域が相互に
重合するように上記回転駆動伝達部材の中心軸に所定の
間隔を与えて形成され、非切削域の面積が小さくなり、
硬土質においても円形坑以外の断面形状の機械掘り掘削
ができるものである。

［実施例］ 次に本発明の実施例を添付図面に従って詳述する。

第１図及び第２図に本発明の第１の実施例を示す。図示
するように、シールド掘進１１のシールドフレーム２の
掘進方向前端部にはシールドフレーム２を密閉する平板
状の隔壁３が形成されている。シールドフレーム２の径
方向断面及び隔壁３は長円形状に形成されている。この
掘進方向前端部に形成された隔！Ｉ！３にはその中央部
と両側に３個のカッタ４．５．６．が回転自在に軸支さ
れ一列に並設して備えられている。これら３個のカッタ
４，５．６は同径に形成されている。これらカッタ４．
５．６の相隣接するカッタ（中央部のカッタ５と左側の
カッタ４、中央部のカッタ５と右側のカッタ６）は軸方
向に相互に位相差Ａを有するように、これらカッタ４，
５．６に回転駆動力を伝達するための回転駆動伝達部材
２０である夫々の駆動軸７，８．９に隔壁３から所定の
長さ！２ｉ　、　ｆ！２を与えて形成されている。上記
軸方向に相互に位相差Ａを得るための所定の長さ（１゜
ρ２は中央部のカッタ５の駆動軸８が上記隔壁３の面か
ら両側のカッタ４．６の駆動軸７．９よりも掘進方向前
方に少くともカッタ４．６の厚さ以上突出するように形
成されている。そして、両側のカッタ４．６の駆動軸７
．９の長さは同じ長さに形成されている。また、上記相
隣接するカッタ４と５．５と６はその切削域りすなわち
カッタ４゜５．６の径が相互に重合するよう、これらカ
ッタ４．５．６の駆動軸７．８．９の中心軸２１に所定
の間隔Ｓを与えて形成されている。この切削域りを相互
に重合させるための間隔Ｓは少なくとも各カッタ４，５
．６の半径以上に形成されている。

すなわち、中央部のカッタ５が両側のカッタ４゜６より
も掘進方向前方に突出して位相差Ａを有するよう形成さ
れると共に、相隣接するカッタ４と５．５と６の切削ｔ
ｌ！Ｄが重合するよう形成され、相互に干渉しないよう
に回転するよう成っている。

上記隔壁３の掘進方向後方には上記シールドフレ−ム２
に囲繞された中空室１ｏが形成されている。

上記カッタ４．５．６の駆動軸７，８．９はこの中空室
１０内に設けられた駆動装置ｆｆ１１．１２゜１３にそ
れぞれ独立して接続されている。更に、隔壁３には上記
カッタ４．５．６の重合部後方に位置されて２基のスク
リューコンベア１４が接続されており、各々コンベア駆
動装置１５によって駆動され、掘削土砂を中空室１０内
に取込むように成っている。尚、図中１６は掘削１〜ン
ネル内壁に補強及び止水のために張設されるセグメント
である。

以上の如く構成された本発明のシールド掘進機の第１の
実施例における作用を述べる。

本発明のシールド掘進１１ｉ１１の掘進方向前端部には
高速道路（口車線通路）等に適用する拡幅した掘削断面
を有するトンネルを掘削するため同径の３個のカッタ４
．５．６が一列に並列されており、これらカッタ４．５
．６の径が切削域りと成っている。カッタ４．５．６の
回転により地山切羽を機械握り掘削し、シールドフレー
ム２の形状に相当する拡幅した掘削断面形状のトンネル
を掘削する。掘削した土砂を隔壁３に設けられた２基の
スクリューコンベア１４により、上記中空室１ｏ内に取
込む。そして土砂を搬出すると共に、掘削されて拡幅し
た掘削断面形状のトンネルの内壁には補強や止水等の目
的からセグメント１６を張設する。

ところで、相隣接するカッタ４と５．５と６の間には第
１図に示す如（非切削域１７が形成されることになる。

硬い土質においても掘進する゛ためにはこの非切削域１
７の面積を小さくする必要がある。そこで、中央部のカ
ッタ５の上記隔壁３がらの長さ４里を両側のカッタ４，
６の隔壁３がらの長さハよりち掘進方向前方に突出して
長く形成してその軸方向に位相差Ａを有するようにし、
相隣接するカッタ４と５，５と６をその径方向に相互に
重合させるべく両側のカッタ４，６が中央部のカッタ５
の駆動軸８に接触しないように駆動軸７．８．９の中心
軸２１の間隔Ｓを設定する。

このように形成することにより３個のカッタ４゜５．６
を並設しても各々のカッタ４．５．６は干渉することが
なく非切削域１７の面積が小さくなり、硬い土質におい
ても円形坑以外のトンネルを機械掘り掘削することがで
きる。

また、カッタ４．５．６には第２図に示す如く各々独立
した駆動装ｆｆ１１１，１２．１３が接続されているの
で、各々自由に正逆回転が可能に成る。

これにより、円形坑以外の拡幅した掘削断面を有するト
ンネルを機械掘り掘削するに際して問題と成るローリン
グ修正等の方向制御が容易に成る。

従って、拡幅しただ掘削断面を有するトンネルを一度に
機械掘り掘削することができ地山切羽崩壊防止対策等の
地盤改良が必要な（能率よく掘削されることに成る。

次に第３図は本発明のシールド掘進機の第２の実施例を
示すものである。図示するように、第２の実施例にあっ
ては第１の実施例のシールド掘進は１における両側のカ
ッタ４，６が中央部のカッタ５よりも掘進方向前方に突
出してその軸方向に相互に位相差△を有するようにカッ
タ４．５．６の回転駆動伝達部材２ｏである駆動軸７．
８．９に所定の長さ！！、β２を与えて形成すると共に
相隣接するカッタ４と５．５と６の切削域りが相互に重
合するように駆動軸７，８．９の中心軸２１に所定の間
隔Ｓを与えて形成したものである。

第２の実施例における作用、効果は第１の実施例と同様
の作用、効果を示すものである。

また、第４図は本発明のシールド掘進機の第３の実施例
を示すものである。図示するように、第３の実施例にあ
っては第１及び第２の実施例の如く構成したシールド掘
進機１のカッタ４．５．６の相隣接するカッタ４と５，
５と６の間に形成される非掘削Ｉ４１７に４個の補助カ
ッタ１８を並設したーらのである。これら３個のカッタ
４．５．６と４個の補助カッタ１８とは相隣接するカッ
タ同士がその軸方向に相互に位相差を有するように回転
駆動伝達部材である駆動軸に所定の長さを与えて形成す
ると共に、相隣接するカッタの切削域が相互に重合する
ように駆動軸の中心軸に所定の間隔を与えて形成されて
いる。

第３の実施例における作用、効果は第１及び第２の実施
例と同様の作用、効果を示すものであるが、特に、非切
削域１７に補助カッタ１８が設けられたことにより、非
切削１ｉｉ！１７を極小面積に抑（るこ、とができると
共に、カッタ４．５．６の重合式を小さくできるもので
ある。そのため、硬い土質を掘削する場合に適する。

更に、第５図は本発明のシールド掘進機の第４の実施例
を示すものである。図示するように、第４の実施例にあ
っては、矩形に拡幅された掘削断面形状のトンネルを掘
削すべく第３の実施例のシールド掘進機１の両側のカッ
タ４．６の外方に各々２個のコーナ部補助カッタ１９を
並設したものである。

これら３個のカッタ４．５．６と４個の補助カッタ１８
と４個のコーナ部補助カッタ１つとは相隣接するカッタ
同士がその軸方向に相互に位相差を有するように回転駆
動伝達部材に所定の長さを与えて形成すると共に、相隣
接するカッタの切削域が相互に重合するように回転駆動
伝達部材の中心軸に所定の間隔を与えて形成されている
。

第４の実施例における作用、効果は第１．第２及び第３
の実施例と同様の作用、効果を示すものであるが、特に
、両側のカッタ４，６の外方に各々２１１！ａのコーナ
部補助カッタ１つが並設されたので、矩形に拡幅された
掘削断面形状の１〜ンネルが機械掘り掘削できるもので
ある。

また更に、第６図は本発明のシールド掘進機の第５の実
施例を示すものである。図示するように第５の実施例に
あっては以上のごとき駆動軸支持方式のシールド掘進機
に変えて中間ビーム方式のシールド掘進機２２に本発明
を適用したものであり、上記回転駆動伝達部材２０とし
てカッタ４゜５．６に各々ｍ数本の中間ビーム２３．２
４゜２５が備えられている。このシールド掘進機２２に
おける中央部のカッタ５は第１の実施例と同様に両側の
カッタ４．６よりち掘進方向前方に突出してその軸方向
に相互に位相差へを有するようにカッタ４，５．６の回
転駆動伝達部材２０である中間ビーム２３．２４．２５
に所定の長さβ！。

（２を与えて形成すると共に、相隣接するカッタ４と５
．５と６の切削域りが相互に重合するように各々の中間
ビーム２３．２４．２５の中心軸２１に所定の間隔Ｓを
与えて形成したものである。

第５の実施例における作用、効果は第１、第２、第３及
び第４の実施例と同様の作用、効果を示すものである。

［発明の効果］ 以上型するに本発明によれば次の如き優れた効果を発揮
する。

（１）　　掘進方向前端部に回転自在に並設した複数個
のカッタの相隣接するカッタをその軸方向に相互に位相
差を有するように回転ｌＩ！初伝初伝材部材定の長さを
与えて形成すると共に、相隣接するカッタの切削域が相
互に重合するように回転駆動伝達部材の中心軸に所定の
間隔を与えて形成したので、複数個のカッタを並設して
も非切削域の面積が小さくなり、硬い土質においても掘
削ができる。

（２）　　［１１項の如く構成したので、円形坑以外の
断面形状の機械掘り掘削ができ、特に複数個のカッタを
一列に並設することにより、高速道路（四重線道路）等
に適用する拡幅した掘削断面形状を有するトンネルの掘
削が機械掘り掘削にて一度に掘削形成できる。そのため
、安全性が向上できる。

（３）　　複数個のカッタの各々に独立した駆動装置を
備えることにより、各々のカッタの正逆回転を任意に行
うことができ、シールド掘進機のローリング修正等の方
向制御が容易にできる。

（４）　　その結果、掘削地盤の改良などが不要に成り
、掘進効率が向上できる。

（５］　　駆動軸支持方式だけでなく中間ビーム方式に
より適用でき、汎用性に富む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す正面図、第２図は
第１図の平断面図、第３図は本発明の第２の実施例を示
す平断面図、第４図は本発明の第３の実施例を示す正面
図、第５図は本発明の第４の実施例を示す正面図、第６
図は本発明の第５の実施例を示す平断面図である。 図中、１はシールド掘進機、４．５．６はカッタ、７．
８．９は駆動軸、２０は回転駆動伝達部材、２１は中心
軸、△は位相差、（１゜ρ２は所定の長さ、Ｄは切削域
、Ｓは所定の間隔である。 特許出願人　　石川島ＷＡＭ重工業株式会社代理人弁理
士　　絹　　谷　　信　　雄第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 掘進方向前端部に回転自在に備えられたカッタと、該カ
   ッタを支持すると共に、これに駆動装置からの回転駆動
   力を伝達するための回転駆動伝達部材とを備え、該カッ
   タの後部に掘削土砂を取込むためのカッタ室を形成した
   シールド掘進機において、上記掘進方向前端部に複数個
   のカッタを回転自在に並設して備え、相隣接するカッタ
   をその軸方向に相互に位相差を有するように上記回転駆
   動伝達部材に所定の長さを与えて形成すると共に、相隣
   接するカッタの切削域が相互に重合するように上記回転
   駆動伝達部材の中心軸に所定の間隔を与えて形成したこ
   とを特徴とするシールド掘進機。