JPS62291393A - シ−ルド掘進機のカツタ装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 「産業上の利用分野」 この発明は、地中にトンネルを建設する際に用いろシー
ルド掘進機のカッタ装置に関する。

「従来の技術」 本出願人は、先にシールド・トンネルの地中接合工法を
提供した。

この工法は、スキンプレートの先端部が外筒と内筒とに
より二重に形成されていると共に前記外筒及び内筒の間
に貫入リングが格納されている第１のシールド機及びス
キンプレートの先端部が前゛　　記第１のシールド機と
同径の外筒と内筒とにより二重に形成された第２のシー
ルド機を１組として築造すべきトンネルを途中で接合さ
せるべく両端側からそれぞれトンネルを掘削する工程と
、該トンネル掘削工程終了直前において、前記第１のシ
ールド機の貫入リングを該第１のノールト機の軸線に沿
って前方に摺動さ仕、前記貫入リングにより前記第１及
び第２のシールド機の間に残されたトンネル接合部の地
山を覆う工程と、該工程終了後、前記第１及び第２のシ
ールド機のスキンプレートを残したままシールド機を解
体して、該接合部の地山を掘削し、更に前記スキンプレ
ートの内面にコンクリートを打設して前記接合部の壁面
を覆工する工程とからなるものである。

このトンネルの地中接合工法において、最も重要な工程
の一つが前記、［第１のシールド機の貫入リングを該第
１のシールド機の軸線に沿って前方に摺動５仕、前記貫
入リングにより前記第１及び第２のシールド機の間に残
されたトンネル接合部の地山を覆う工程」である。そし
て、この工程の中で１７人リングを押出す際に、貫入り
、ングがカッタ装置の先端部に当たらないように、カッ
タ装置の先端部をスキンプレートの径方向に縮小さ什る
Ｚ要がある。

従来、この種の先端部がスキンプレートの径方向に伸縮
可能なカッタ装置としては、外周部にコピーカッタを備
えたカッタ装置が知られている。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、前記従来のカッタ装置のコピーカッタは、シ
ールド掘進機の方向制御を目的とずろらのであり、シー
ルド掘進機を旋回させる方向の地山を余掘りするをため
の装置である。したがって、コピーカッタは方向を変え
る時以外の通常掘削時には使用不可能であるとともに、
コピーカッタを備えたカッタ装置は外周面がスキンプレ
ートの外周面と同じ外径に形成されており、コピーカッ
タは旋回可能なようにスキンプレートの外周面より径方
向外側に少量（約１５ｃｍ程度）の伸縮量しか確保され
ておらず、また、先端部のみにしが切削刃が形成されお
らず、本出願人が提供したンールド・トンネルの地中接
合工法のカッタ装置としては革適当であるという問題点
があった。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされｆ二重ので、スキ
ンプレートの内周面の内側からスキンプレートの外周面
の外側まで伸縮可能な、即ち、スキンプレートの径方向
への犬ｔな伸縮量をｒ丁するとと乙に、カッタの前面に
掘削刃を備えており通常掘削時にら掘削か可能なシール
ド掘進機のカッタ装置を提供ずろことを目的としている
。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、前記目的を達成するために、スキンプレー
１・の中心軸線上にその中心軸線方向に移動自在に設け
られたセンターシャフトと、このセンターノヤフトの先
端部に一体に設け：）、ｔＬ裏表面切削刃を備えたカッ
タ本体と、市ｊ記センターノヤフトの外周にセンターノ
ヤフトとのｔ目対移１」を許容した状態で挿入された駆
動筒とを具（・；ｈし、がっ、前記カッタ本体の外周部
を、内ｉ、Ｉｉｉ部との１用にヒンノ部を介してセンタ
ーノヤフトの中心軸線方向に沿う面内で回動自在に設け
、しかも、市７記カッタ本体の外周部と前記駆動筒との
間にこれらを連結する連結リンクを設けたことを特徴と
している。

なお、前記カッタ本体はスキンプレートの先端開口部を
覆う円板状の面板からなり、かっ、ｌｉγ１記而仮の外
周部を面板の内周部の周囲に配設され１二複数の可動翼
片から構成した構造のらの、あるいは、センターシャフ
トの先端部からスキンプレートの径方向に放射状に延在
するスポークから構成した構造のものかめる。

口実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図を参照し
て説明する。図面に示す実施例は、本発明をノールド・
トンネルの地中接合工法に用いられるシールド機に適用
した例を示すものである。

まず、第１図および第２図により本発明９カツタ装置Ｃ
を備えたソール）パけについて説明ずろと、これらの図
において、符号Ｇは両〕ｓ１（部がらｉｉｉ　ｌ町：ｌ
　シてきたノールド・トンネルの接合部付近の地山であ
り、この地山Ｇ内では、第１のシールド機ｌがその前部
に設けられた本発明に係るカッタ装置Ｃにより、紙面に
対して右側に第１のトンネルＴａを掘削し、また第２の
シールド機２がその前部に設けられた本発明のカッタ装
置Ｃにより左側に他方のトンネルＴｂを掘削している。

そして、シールド機ｌの後方に形成されたトンネルＴａ
の壁面は、このシールド機ｌの内部で組み立てられたセ
グメント３ａ、３ａ、・・・によって１次覆工されてい
ると共に、シールド機２の後方に形成されたトンネルＴ
ｂの壁面は、このシールド機２の内部で組み立てられた
セグメント３ｂ、３ｂ、・・・によって１次覆工が行な
われている。

第１のシールド機１には、円筒状に形成されてこのシー
ルド機１本体の外殻を成すスキンプレーｈｌａが設けら
れている。このスキンプレートｌａの先端部！ｂは、ス
キンプレートＩａと同径に形成された外筒１１と、この
外筒１１より小径に形成された内筒１２とにより、二重
に形成されている。この外筒１１と内筒１２との間には
、円筒状の一体又は複数側に分割された貫入リング１３
が格納されており、この貫入リング１３の後端には膨出
部＋３ａが形成されている。また１、この外筒１１と内
筒１２との間には、ゴム化アスファルトやグリース等粘
性の高い止水剤が充填されており、これにより外筒Ｉｔ
と内筒１２との間の止水手段が構成されている。この内
筒１２の内部には、前記シールド機１の軸線に直交する
ように形成された仕切板１４が設けられている。内筒Ｉ
２とスキンプレート！ａとは、前記シールド機１の軸線
に直交するように形成されたリング状の支圧板１５によ
り連結されている。この支圧板１５の前面には、その周
方向に押出ジヤツキ１７．１７、・・・が複数個取り付
けられ、この押出ジヤツキ１７の作用端１７ａは、貫入
リング膨出部１３ａの後面に当接している。また、前記
支圧板１５の後面には、その周方向に推進ジヤツキ１８
．１８、・・・が複数個取り付けられ、この推進ジヤツ
キの作用端１８ａは、先端のセグメント３ａの側面に当
接されている。

一方、第２のシールド機２には、前記第１のスキンプレ
ートｌａと同径の円筒状に形成されたスキンプレート２
ａが設けられ、このスキンプレート２ａの先端部２ｂは
、前記第１のシールド機ｌと同様に、スキンプレート２
ａと同径に形成された外筒２１と、この外筒２１より小
径に形成された内筒２２とにより、二重に形成されてい
る。この外筒２１と内筒２２との間には、ゴム化アスフ
ァルトやグリース等粘性の高い出水剤が充填されており
、これにより外筒２１と内筒２２との間のＩＦ水手段が
構成されている。二〇内筒２２の内部には、前記シール
ド機２の軸線に直交するように形成された仕切板２．１
か設けられている。内筒２２とスキンプレート２ａとは
、前記シールド機２の軸線に直交するように形成された
リング状の支圧板２５により連結されている。また、ス
キンプレー）２ａには、その内部にリング２３が設けら
れ、このリング２３の後面には、その周方向に推進ジヤ
ツキ２８．２８、・・・うく曵数個取り付けられている
。

推進ジヤツキ２８の作用端２８ａは、先端のセグメント
３ｂの側面に当接されている。

次に、第３図を加えて本発明のカッタ装置Ｃについて説
明する。なお、第１および第２のシールド機１．２の前
部に備えられたカッタ装置Ｃは、互いに同一構成のため
、第１のシールド機１に備えられたカッタ装置Ｃについ
てのみ説明し、第２のシールド機２については、図面の
同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。

＋１ｉｒ記カツタ装置Ｃは、前記スキンプレー′ト１ａ
の中心軸線上にその中心軸線方向に移動自在に設けられ
たセンターシャフト３０と、このセンターシャフト３０
の先端部に一体に設けら塾表面に切削刃３１を備えｒこ
カッタ本体３２と、前記センターシャフト３０の外周に
センターシャフト３０との相対移動を許容した状態で挿
入された駆動筒３３とを具備している。

前記センターシャフト３０はカッタ本体３２を支持する
もので、仕切板１４に貫通した状態で軸支されている。

このセンターシャフト３０に支持されるカッタ本体３２
は、第３図などに示すように、スキンプレートＩａの先
端開口部を覆う円板状の面板３５から形成されている。

また、この面板３５は、前記センターシャフト３０に中
心が固定された円形状の内周ｆｉｌ＜３５ａと、この内
周部３５ａの周囲に配設されて外周部を構成する複数の
可動翼片３５ｂから構成されている。この可動翼片３５
ｂは、内周部３５ａの周縁にヒンジ部３６を介してセン
ターシャフト３０の中心軸線方向に沿う面内で回動自在
に設けられており、また、この可動翼片３５ｂと前記駆
動筒３３との間にはブラケット３９を介してこれらを連
結する連結リンク４０が設けられている。

つぎに、前記構成のカッタ装置Ｃを備えたシールド掘削
機１．２によって実際にトンネルを築造する方法につい
て説明する。

（ｉ）まず、第１図において右側から、第１のシールド
機ｌを用いて前記カッタ装置Ｃにより地山Ｇを掘削し、
その掘削した坑の壁面にセグメント３ａ、３ａ、・・・
の覆工を行い、このセグメント３ａ。

３ａ、・・・に反力を取って推進ジヤツキＩ８．１８、
・・・を駆動さ仕ることにより一方のトンネルＴａを築
造していく。この時、センターシャフト３０の位置を調
整して、第１図に示すように、カッタ装置Ｃのカッタ本
体３２を構成する面板３５の内周部３５ａと外周部（可
動翼片）３５ｂとを面一な状態に保持し、このカッタ装
置Ｃが前記外筒１１の径と少なくとも同径のトンネルが
掘削できるようにする。これと同時に、第１図において
左側から、第２のシールド機２を用いてカッタ装置Ｃに
より地山Ｇを掘削し、その掘削した坑の壁面にセグメン
ト３ｂ、３ｂ１・・・の覆工を行い、このセグメント３
ｂ、３ｂ、・・・に反力を取って推進ジヤツキ２８．２
８、・・・を駆動さ仕ることにより他方のトンネルＴｂ
を築造していく。この時、第１のシールド機Ｉと同様に
、カッタ装置Ｃのカッタ本体３２を構成する面板３５の
内周部３５ａと外周部（可動翼片）３５ｂとを面一な状
態に保持して、前記スキンプレート２ａと少なくとも同
径のトンネルを掘削できるようにする。

次いで、トンネルの接合部において第１のシールド機ｌ
と第２のシールド機２とを所定長さの地山Ｇｉ（約３０
ＣＩ〜！ｌ程度）を残して対向させる。そして、第２図
に示すように、第１のシールド機Ｉのセンターシャフト
３０を引き込め、第２のシールド機２のセンターシャフ
ト３０を押し出すと、連結リンク４０が第１図に示す位
置から第２図に示す位置に向って動いて、カッタ本体３
２を構成する面板３５の可動翼片３５ｂを、第１のシー
ルド機ｌではシールド機ｌの前方（第２図右方）に向け
て移動さ什、第２のシールド機２ではシールド２の後方
（第２図右方）に向けて移動させて、それぞれの可動翼
片３５ｂが内筒１２の内側に収容された状態となる。こ
の結果、内筒１２．２２とカッタ装置Ｃ，Ｃとの間隙か
らシールド機ｌ、２内に土砂が侵入してしまうが、この
際、各シールド機１．２の先端からパイプ等によりトン
ネル接合部の地山Ｇｉ中に泥土を圧入して、土砂の侵入
を防ぐと共に、この地山Ｇｉの沈下を防止する。

（１１）次に、ヂ１のシールド機１の押出ジヤツキ１７
を駆動させて、貫入リング１３の先端部が第２のシール
ド４１！２の外筒２１と内筒２２との間の間隙内に挿入
されるまで、この貫入リング１３を前記シールド機１の
軸線に沿って前方に摺動させろ。これにより、貫入リン
グ１３が第１のシールドｉｔと第２のシールド機２との
間に残されたトンネル接合部の地山Ｇｉを覆ったことに
なる。ここで、外筒１１，２１と内筒１２．２２との間
に充填された前記ゴム化アスファルトやグリースは、前
記貫入リング！３の押し出しに従って、各スキンプレー
トｌａと２ａとの間隙から接合部の地山Ｇｉ中に浸出し
てゆく。従って、このゴム化アスファルトやグリースの
浸出により、接合部の地山Ｇｉに対する止水性をより確
実なものとできる。

また、１−ンネルＴａ、’ｌ’ｂに二次覆工を行う場合
、トンネル接合部の覆工前に、予めこの接合部付近まで
のセグメント３ａ、３ｂ内面にコンクリートをひいて才
ｊく。

（ｉｉｉ）そして、第１および第２のシールド機ｌ。

２のそれぞれのカッタ装置Ｃ１Ｃを解体、撤去すると共
に、仕切板１４．２４を切り取って除去し、更に貫入リ
ング１３の両端部を内筒１２．２２に溶接する。次いで
、スキンプレートの内側の壁面に、二次覆工分の厚さを
含めたコンクリートを打設することにより接合部の壁面
の覆工を行なう。

ここで、前記トンネル接合部を補強する目的で、内筒１
２．２２の内面に、例えばト■型鋼からなる支保工を設
けても良い。

以上の工法により、シールド・トンネルの接合部の施工
が完了される。ここで、トンネル接合部の地山Ｇｉは、
第１のシールド機１のスキンプレート先端部１ｂに設け
られた貫入リング！３により覆われるので、この貫入リ
ング１３により前記接合部の土留や上水が行なわれる。

従って、前記従来の凍結工法のような補助工法を用いる
ことなく、シールド・トンネルの接合部の施工を行なう
ことができると共に、従来の凍結工法のように多くの工
費や工期を要することなく、接合部の施工を行なうこと
ができる。よって、トンネル接合部付近の地山Ｇから接
合部付近に作用する土水圧に対する土留や止水を確実な
ものとし、安全に施工を行うことができると共に、トン
ネルの、接合に要゛４°る工費や工期を大幅に低減する
ことのできるシールド・トンネルの地中接合工法を提供
することが可能となる。

特に、この実施例においては、地山を掘削するカッタ本
体３２を面板３５より形成するとともに、この面板３５
の外周部を構成する可動翼片３５ｂをヒンジ部３６を介
してセンターシャフト３０の中心軸線方向に沿う面内で
回動自在に設け、この可動翼片３５ｂを連結リンク４０
により駆動筒３３に連結したので、センターシャフト３
０の移動によって可動翼片３５ｂを前後に開閉させるこ
とができ、したがって、前記スキンプレートＩａ、２ａ
の先端部１ｂ１２ｂを二重に形成したことによる掘削径
の縮小という現象を沼くことがないため、トンネル掘削
時にシールド機１，２に加わる推進低ｂ″Ｃを減少させ
ることが可能となる。

また、こ、′）実施例においては、センターシャフト３
０の移動によってカッタ本体３２を内筒１２．２２の先
端部と仕切板１４．２４とで形成されろ枠体内に格納す
ることが可能となる。従って、１可記工程に１）におい
て、可動翼片３５ｂの開閉後、さらに推進ジヤツキ１８
．２８を駆動させて各シールド機１．２をより接近させ
ても、カッタ装置Ｃ１Ｃか互いに接触することがない。

よって、各シールド機１．２をより接近させて対向させ
ることにより、前記トンネル接合部における止水性をよ
り確保することができる。

なお、この実雀例のカッタ装置Ｃを設けＬシールドＰ９
．１．２によれば、第１及び第２のシールド機１．２の
外筒１１．２１と内筒！２．２２との間にゴム化アスフ
ァルトやグリースからなる止水手段を設けであるので、
貫入リング１３によりトンネル接合部の地山Ｇ１を覆う
際の上水をより確実な乙のとすることができるといった
利点もある。

士た、第４図は本発明の池の実施例を示すもので、カッ
タ本体３２を第１図ないし第３図なとで示した面板３５
に代えて、センターシャフト３０の先端部からスキンプ
レートｌａの径方向に延在するスポーク５０から構成し
たものである。このスポーク５０の内周部５０ａと外周
部（先端部）５０ｂとの間にはヒンジ部５１が設けられ
、このヒンジ部５１を中心としてスポーク５０の外周部
５０ｂがセンターシャフト３０の中心軸線方向に沿う面
内で回動自在となっている。

なお、このようなスポーク５０によって構成されたカッ
タ本体３２にあっても、前記実施例と同様の作用効果を
奏する。

なお、この発明であるカッタ装置Ｃを備えたシールド機
によるシールド・トンネルの地中接合工法は、０１１記
実施例に限定される乙のではなく、例えば、前記貫入リ
ング１３を前方に摺動させろ機ＦＭは、、１１η記実施
例の如く押出ツヤツキ１７に限定されず、接合部の土水
圧に対抗して貫入リング１３を摺動さＵｏることができ
る機も゛りであれば良い。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、スキンプレートの中心軸
線上にその中心Ｉ＋ｈ線方向に移動自在に設けられたセ
ンターシャフトと、このセンターシャフトの先端部に一
体に設けみれ表面に切削刃を備えたカッタ本体と、前記
センターシャフトの外周にセンターシャフトとの相対移
動を許容した状態で挿入された駆動筒とを具備し、かつ
、前記カッタ本体の外周部を内周部との間にヒンジ部を
介してセンターシャフトの中心軸線方向に沿う面内で回
動自在に設け、しかも、前記力ブタ本体の外周部と前記
駆動筒との間にこれらを連結する連結リンクを設けたの
で、次ぎのような優れた効果を奏する。

■センターシャフトの移動によってカッタ本体の外周部
を前後に開閉させろことができ、したがって、スキンプ
レートの径方向への大きな伸縮量を得ることを達成して
、前記スキンプレートの先端部を二重に形成したことに
よる掘削径の縮小という現象を摺くことがないため、ト
ンネル掘削時にシールド機に加わる推進抵抗を減少させ
ることが可能となる。

■センターシャフトの移動に紅ってカッタ本体をシール
ド機の内筒の先端部と仕切板とで形成される枠体内に格
納することができるので、格納後、さらに推進ジヤツキ
を駆動させて各シー、ルド機をより接近させても、カッ
タ装置が互いに接触することがない。よって、各シール
ド機をより接近さＵ゛て対白さ仕ることにより、前記ト
ンネル接合部における止水性をより確保することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すしので、
第１図および第２図は築造すべきトンネルを一実施例の
カッタ装置を備えたシールド機によって両側から掘り進
めている状態を示す側断面図、第３図はカッタ装置の正
面図、第４図は本発明のカッタ装置の他の実施例を示す
正面図である。 Ｇ・・・・・・地山、Ｇｉ・・・・・・トンネル接合部
地山、Ｔａ・・・・・・トンネル、Ｔｂ・・・・・・ト
ンネル、！・・・・・・第１のシールド機、２・・・・
・・第２のシールド機、Ｉａ、２ａ・・・・・・スキン
プレート、Ｉｂ。 ２ｂ・・・・・・スキンプレート先端部、３ａ、３ｂ・
・・・・・セグメント、Ｃ・・・・・・カッタ装置、１
１．２！・・・・・・外筒、１２．２２・・・・・・内
筒、１３・・・・・・貫入リング、１８．２８・・・・
・・推進ジヤツキ、３ｏ・・・・・・センターシャフト
、３１・・・・・・切削刃、３２・・・・・・カッタ本
体、３３・・・・・・駆動筒、３５・・・山面板、３５
ａ・・・・・・内周部、３５ｂ・・・・・・外周部（可
動翼片）、３６・・・・・・ヒンジ部、３９・・・・・
ブラケット、４０・・・・・・連結リンク、５０・・・
・・・スポーク、５゜ａ・・・・・・内周部、５０ｂ・
・　外周部、５１・・・・・・ヒンジ部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）地山を掘削するために筒状のスキンプレートの前
   部に備えられたシールド掘進機のカッタ装置であって、
   前記スキンプレートの中心軸線上にその中心軸線方向に
   移動自在に設けられたセンターシャフトと、このセンタ
   ーシャフトの先端部に一体に設けられ表面に切削刃を備
   えたカッタ本体と、前記センターシャフトの外周にセン
   ターシャフトとの相対移動を許容した状態で挿入された
   駆動筒とを具備し、かつ、前記カッタ本体は、その外周
   部が内周部との間にヒンジ部を介してセンターシャフト
   の中心軸線方向に沿う面内で回動自在に設けられており
   、しかも、前記カッタ本体の外周部と前記駆動筒との間
   にはこれらを連結する連結リンクが設けられていること
   を特徴とするシールド掘進機のカッタ装置。
2. （２）前記カッタ本体はスキンプレートの先端開口部を
   覆う円板状の面板からなり、かつ、前記面板の外周部は
   面板の内周部の周囲に配設された複数の可動翼片から構
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のシールド掘進機のカッタ装置。
3. （３）前記カッタ本体はセンターシャフトの先端部から
   スキンプレートの径方向に放射状に延在するスポークか
   ら構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のシールド掘進機のカッタ装置。