JPS62291395A - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、地中にトンネルを建設する際に用いるシール
ド掘進機のカッタ装置に係わり、特にセンターシャフト
の先端部に放射状に延在するスポークとセンターシャフ
トを軸支する仕切板との間に地山を支持する面板を設け
たカッタ装置に関するものである。

「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円筒の間
に貫入リングが格納されている第１のシールド掘進機及
びスキンプレートの先端部か前記第１のシールド掘進機
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
ールド掘進（；１を１組として築造すべきトンネルを途
中で接合さ什ろ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１′Ｉ前において
、前記第１のシールド掘進機の貫入リングを該第１のシ
ールド掘進機の軸線に沿って前方にｔｓ１動させ、面記
貫人リングにより前記第１及び第２のシールド掘進機の
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のシールド掘進機のスキン
プレートを残したままシールド掘進機を解体して、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、最ら重要な工程
の一つが前記、「第１のシールド掘進機の貫入リングを
該第１のシールド掘進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ｖｔ記第１及び第２のシールド
掘進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、この工程の中で貫入リングを押出す
際に、貫入リ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
縮小させる必要がある。

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４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するものであり、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、先端部のみにしか切削刃が形成されおら
ず、本出願人が提供したシールド・トンネルの地中接合
工法のカッタ装置としては不適当であるという問題点が
ある。

なお、コピーカッタ自身を大形化するような構成とすれ
ば伸縮量が大きくなる反面、その大形化に伴って先端刃
等の収納場所に制限を受け、また、先端刃の伸縮装置等
の構造が複雑化するといった問題点が生じる。

そこで本出願人は、このような問題点を解決すべく脱色
研究した結果、スポーク型のカッタ装置において、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の内部に、スキンプレートの径
方向に伸縮自在な先端刃とこれをスポークの内外へ伸縮
させる油圧装置を配設ずれば、先端刃等の収納場所に制
限を受けずに、伸縮量の大きな先端刃を持つカッタ装置
を従来のカッタ装置と変わるところなくコンパクトに構
成することができるとの考えに至った。

ところが、このようなスポーク型のカッタ装置に適用し
ｆこ例では、泥土加圧式シールドに限定されてしまい、
崩壊性の高い地盤にこれを適用するのが帷しいといった
解決すべき問題点がある。

１問題点を解決するための手段」 そこで本発明は、前記問題点を解決するｆこめに、スキ
ンプレートの中心軸線上に設（十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から前記スキンプ
レートの径方向に放射状に延在するとと乙に表面に切削
刃を備えたスポークと、このスポークの内部に配設され
るとともにスポークの内部からスキンプレートの径方向
に伸縮自在な先端刃と、この先端刃を前記スポークの内
外へ伸縮させる油圧装置とを具備したものにおいて、前
記スポークとセンターシャフトを軸支する仕切板との間
に地山を支持する土砂取入口を持った面板令スキンプレ
ートの前部開口部を覆う形態に配設しｆこことを特徴と
している。

「作用」 前記構成のカッタ装置によれば、スポークの裏側に配設
された面仮により掘削部の地山を支持しｊコ状態で、ス
ポークを回転させながら、地山を掘１’ｌｌｌ　するの
で、スキンプレートの径方向への大きな伸縮…を持った
コンパクトな構成のブＪツタ装置によって、掘削径の縮
小を招くことなく、掘削部ることができろ上、面板と仕
切板との間に充１黄した削土へ、切羽土水圧にバランス
する送水圧を加ええることにより、切羽地盤の安定を図
ることを達成し得て、崩壊性の高い地盤に対する適用性
を向上することができる。

「実施例」 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。第１図ないし第３図は本発明の装置の一実施例を
示すものであり、第４図な、いし第７図は、この発明の
装置を用いた場合のシールド・トンネルの地中接合工法
の一例を示すものである。

まず、第１図ないし第３図を用いて、シールド掘進機ｌ
のカッタ装置Ｃについて説明すると、シールド掘進機ｌ
の円筒状のスキンプレー）１ａの中心軸線上にはスキン
プレート１ａの前部から先端部か突出するとともに、掘
進方向（矢視Ｘ−Ｙ方向）に移動自在な軸部（センター
シャフト）３が設けられており、この軸部３の先端部か
ら前記スキンプレートｌａの径方向に放射状に６本のス
ポーク４，４．・・・がスキンプレートｌａの内周面の
内側まで延在するとともに、その表面には切削刃５，５
．・・・が固定されている。そして、このスポーク１１
の内部にはそれぞれ先端刃６が配設されているとともに
、先端刃６はスキンプレート１ａの外周面の外側まで径
方向に伸縮自在とされており、この先端刃６は油圧装置
７によってスポーク、１の内外へ伸縮されるようになっ
ている。

さらに、前記先端刃６は、その先端部及び前面に切削刃
８．８．・・・が形成されているととらに、基端部８ａ
が軸体９を介して油圧装置７の油圧ジヤツキ７ａに連結
されている。油圧装置７は、前記油圧ジヤツキ７ａと配
管７　ｂ、　７　ｂ、・・・を介してそれを駆動させる
パワーユニット７Ｃとから構成されている。

そして本発明では、前記スポーク４とセンターシャフト
３を軸支する仕切板１４との間すなわちスポーク、ｔの
後側（第１図右側）に地山Ｇを支持ずろ面板・１０が配
設されている。この面板４０は、スキンプレー）１ａの
先端開口部を覆う円板状に形成されたもので、スポーク
４と同様にスキンプレートｌａの内側に収納されるよう
に、全体がスキンプレートｌａの内周面よりもわずかに
小径に形成されている。また、この面板４０は軸部３と
は別個に設けられ、スポーク４とと乙に回転しないよう
に構成されており、かつ、第３図に示すように、シール
ド掘削機ｌのスキンプレートｌａ（内筒１２）との間に
設けられたガイド機構６０に案内されて軸部３の長さ方
向（Ｘ−Ｙ方向）に摺動自在に配設されている。このガ
イド機構６０は前記スキンプレートｌａの内周面に突設
されｔコガイド仮６１と、面板・１０の外周に形成され
かつ前記ガイド坂６１に嵌合する嵌合溝６２とから構成
されている。

一方、前記面板・ｌＯには、第２図などに示すように、
面板４０の中心から放射状に延びる掘削土砂取り込み用
の開口部（取入口）４１が設けられている。この開口部
−１１は掘削された土砂等を面板４０と仕切板１４との
間のチャンバ４２内に取り込むためのらので、実施例で
は長方形状に形成されているが、この開口部１１１の形
状はこのものに限定されろものではない。

次ぎに、第４図を用いて本発明のカッタ装ａ　Ｃを備え
たシールド掘進機の一例について説明すると、符号Ｇは
両端部から掘削してきたシールド・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
シールド掘進機２がその前部に設けられたカッタ装置Ｃ
（前記第１のシールド機と同様の構成）により左側に他
方のトンネル′１゛ｂを掘削している。

そして、シールド掘進機ｌの後方に形成されたトンネル
Ｔａの壁面は、このシールド掘進機１の内部で組み立て
られたセグメントＳ　ａ、　Ｓ　ａ、・・・によって１
次覆工されていると共に、シールド掘進機２の後方に形
成されたトンネルＴｂの壁面は、このシールド掘進機２
の内部で組み立てられたセグメンｌ−５ｂＳＳｂ、　　
・・・によって、１次）°σ工が行なわれている。

第１のシールド掘進機ｌのスキンプレート１ａＣ）先端
ｉ’Ａ＜　ｌ　ｂは、スキンプレートｌａと同径（二形
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
ｌ！と内筒１２との間には、円筒状の一体又は複数個に
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Ｉ３の後端には膨出部１３ａが形成されている。

また、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、これにより接合時の地山付近の上水を行うとともに
、掘進時の掘削土砂の侵入防止を行うようになっている
。この内筒Ｉ２の内部には、前記シールド掘進機ｌ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１２とスキンプレートｌａとは、前記シールド掘進
機■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１７
ａ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］　８．＋　８．・・・が複数個取り付けられ、
この推進ジヤツキの作用端１３ａは、先端のセグメント
Ｓａの側面に当接されている。前記第１のシールド掘進
機ｌの前部に設けられｒニカッタ装置Ｃは、その軸部３
が前記仕切板１４に軸支されることで、シールド掘進機
１に支持されている。

第２のシールド掘進機２には、前記第１のスキンプレー
トＩａと同径の円筒状に形成されたスキンプレート２ａ
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のシールド掘進機！と同様に、スキンプレート
２ａと同径に形成された外筒２■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止水剤が充填されており、第
１のシールド機と同様に、止水や掘削土の侵入防止を行
うようになっている。この内筒２２の内部には、前記シ
ールド掘進機２の軸線に直交するように形成された仕切
板２４が設けられている。内筒２２とスキンプレート２
ａとは、前記シールド掘進機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、スキンプレート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
推進ジャツギ２８，２８．・・・が複数個取り付けられ
ている。推進ジヤツキ２８の作用端２８ａは、先端のセ
グメントｓｂの側面に当接されている。

前記第２のシールド掘進機２のカッタ装置Ｃは、その軸
部３が前記仕切板２４に軸支されることで、シールド掘
進機２に支持されている。

つぎに、第４図ないし第７図を用いて本発明のカッタ装
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。

（１）まず、第４図において右側から、第１のシールド
掘削機ｌ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Ｓ　ａ、　Ｓ　ａ、
・・・の覆工を行い、このセグメントＳａ、Ｓａ、・・
・に反力を取って推進ジヤツキ１８゜＋８．・・・を駆
動させることにより一方のトンネルＴａを築造していく
。その際、カッタ装置Ｃの先端刃６を伸長させることに
より、カッタ装置Ｃか前記外筒Ｉ！の径と同径のトンネ
ルを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
ルド掘進機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Ｓｂ、Ｓｂ、・
・・の覆工を行い、このセグメントＳｂ、Ｓｂ、・・・
に反力を取って推進ジヤツキ２８．２８．・・・を駆動
させることによす他方のトンネルＴｂを築造していく。

その際、第２のシールド掘進機２のカッタ装置Ｃの先端
刃６を伸長さＵ゛ることにより、このカッタ装置Ｃが前
記スキンプレート２ａと同径のトンネルを掘削できるよ
うにする。

そして、トンネルの接合部において第１のシールド掘進
機ｌと第２のシールド掘進機２とを所定長さの地山Ｇｉ
（約３０ｃｍ〜ｌス程度）を残して対向させる。

次いで、第５図に示すように、前記第１．第２のシール
ド機１．２の伸張された先端刃６．６．・・・を、油圧
装置７を駆動させることにより縮小させてスポーク４，
４．・・・・の内部に収める。

この際、シールド機１．２の先端からパイプ等を介して
トンネル接合部の地山Ｇｉ中に泥土を正大して、地山Ｇ
ｉの沈下を防止するようにする。

（１１）次に、第６図に示すように、第１のシールド掘
進ｌｉｔの押出ジヤツキＩ７を駆動させて、貫入リング
１３の先端部が第２のシールド掘進機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を前記シールド掘進機１の軸線に沿って前方に摺
動さ口゛る。これにより、貫入リング１３が第１のシー
ルド掘進ｆｉｌと第２のシールド掘進機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１３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
。

（ｉｉｉ）そして、第７図に示すように、カッタ装置Ｃ
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１２．２
２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３１を打設す
ることにより接合部の壁面の覆工を行なうことにより、
シールド・トンネルの接合部の施工が完了される。

以上の工程により、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のシールド掘進ｆｉ＋のスキンプレート先端部１ｂ
に設けられた貫入リング１３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、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、トンネルの接合に要する工費や工期を
大幅に低紘することのできる。

特に本発明では、地山を掘削する工程において、スポー
ク４の裏側に配設された面板４０により掘削部の地山を
支持した状態で、スポーク４を回転させながら、このス
ポーク４によって地山を掘削するので、面板・１０と仕
切板１４との間のヂャンバ４２に充満した削土へ、切羽
土水圧にバランスする送水下を加えることにより、切羽
地盤の安定を図ることを達成し得て、崩壊性の高い地盤
に対する適用性を向上することができる。

また、この実施例においては、カッタ装置Ｃのスポーク
４．４．・・・の外径寸法が内筒１２．２２よりやや小
径に形成されているので、先端刃６゜ら、・・・をスポ
ーク４．４．・・・内に収納し、軸部３をそれぞれシー
ルドＲ１，２の掘進方向後方へ移動させることにより、
カッタ装置Ｃを内筒１２．２２の先端部と仕切板１４．
２・１とで形成される枠体内に格納することが可能とな
る。従って、前記工程（１１）において、先端刃６の短
縮後、さらに推進ジヤツキ１８．２８を駆動させて各ノ
ールド掘進機１，２をより接近させても、第１及び第２
のカッタ装置Ｃが互いに接触することはない。

よって、各シールド掘進機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、カッタ装置Ｃの先端刃６を外筒１１，２１の外側
に突出さ仕ることにより、シールド機を旋回させる方向
の地山の余掘りが可能となり、コピーカッタと同゛様に
シールド機の方向制御を行うことかできる。

「発明の効果」 、　以上説明したようにこの発明のカッタ装置は、セン
ターシャフトの先端部から放射状に延在するとともに表
面に切削刃を６１８えたスポークと、このスポークの内
部に配設されるとともにスポークの内部からスキンプレ
ートの径方向に伸縮自在な先端刃と、この先端刃を伸縮
させろ油圧装置とを具（１ｉｆｌ　Ｌ、かっ、前３己ス
ポークとセンターシャフトを軸支する仕切板との間に地
山を支持する土砂取入口付きの面板をスキンプレートの
前部開口部を覆う形態に配設したので、次のような優れ
た効果を奏する。

０面板と仕切板との間のチャンバに充満した削土へ、切
羽土水圧にバランスする送水圧を加えることにより、切
羽地盤の安定を図ることを達成し得て、崩壊性の高い地
盤に対する適用性を向上することができる。

■伸縮量の大きな先端刃およびこれを駆動する油圧装置
を内蔵したスポークによって掘削するので、貫入リング
を押し出して２つのシールド機の間の地山を覆う工程を
ｒ丁する工法に対する適用性を向上することができ、ま
ｆこ、装置全体のコンパクト化を達成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の装置の一実施例を示し、
第１図ないし第３図は本発明の装置を、第４図ないし第
７図はこの発明の装置を用いた場合のシールド・トンネ
ルの地中接合工法の一例を説明すものであり、第１図は
シールド機のカッタ装置の側断面図、第２図はカッタ装
置の正面図、第３図は面板の構造を示す正面図、第４図
は築造すべきトンネルを２台のシールド機によ、っての
両端側から掘進してきたところを示すトンネルの側断面
図、第５図はシールド機のカッタ装置を縮小している状
態を示すトンネルの側断面図、第６図は貫入リングによ
って接合部の地山を覆ったところを示すトンネルの側断
面図、第７図はシールド機を解体して完成した状態のト
ンネルの側断面図である。 Ｇ・・・・・・地山、Ｇｉ・・・・・・トンネル接合部
地山、ｌ・・・・・・第１のシールド掘進機、２・・・
・・・第２のシールド掘進機、ｌａ　、２ａ　・・・・
・スキンプレート、Ｉｂ。 ２ｂ・・・・・・スキンプレート先端部、３・・・・・
・センターシャフト（軸部）、Ｃ・・・・・・カッタ装
置、４・・・・・・スポーク、５・・・・・・切削刃、
６・・・・・・先端刃、７・・・・・油圧装置、１１．
２１・・・・・・外筒、１２．２２・・・・・・内筒、
！３・・・・・・貫入リング、４０・・・・・・面板、
４１・・・・・・開口部、４２・−・・・・・チャンバ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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から前記スキンプ
   レートの径方向に放射状に延在するとともに表面に切削
   刃を備えたスポークと、このスポークの内部に配設され
   るとともにスポークの内部からスキンプレートの径方向
   に伸縮自在な先端刃と、この先端刃を前記スポークの内
   外へ伸縮させる油圧装置とを具備し、かつ、前記スポー
   クとセンターシャフトを軸支する仕切板との間に、地山
   を支持する土砂取入口を有する面板をスキンプレートの
   前部開口部を覆う形態に配設したことを特徴とするシー
   ルド掘進機のカッタ装置。