JPS6299597A - シ−ルド掘削機 - 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） 本発明は複線の地下鉄道路などを地中に構築するのに好
適なシールド掘削機に関する。

（従来技術） １台のシールド機による−の総則工事によって複線の地
下ｒＡ′Ｉｉ路のような地中構造物の構築に適した特有
の断面形状を有する横坑を掘削して形成するシールド掘
削方法およびこの方法に使用するシールド掘削機は、特
願昭５６−８２８７２号として本出願人によって既に提
案されている。

このシールド掘削機は２基の回転カッターを有し、これ
らの回転カッターを用いて掘削した場合、複数の円の一
部を重ね合わせたまゆ形あるいはダルマ形の掘削断面形
状が得られるように構成されている。

〈発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このシールド掘削機の回転カッターは、
第８図に示すように、前面にそれぞれ多数のビット９が
設けられた略十字状のスポーク８ａ。

８ｈ構成となっており、最も掘削が過酷な最外周部にビ
ット９を数多く配置することができないため、回転カッ
ターの耐久性に欠き、艮距ＩＩ！ｌ掘進の場合や砂礫層
の掘進の場合、ピッ］−〇の損傷が激しく、その交換が
多くなって作業性が悪（、かつ時間や経費等を要すると
いう問題点があった。

本発明は上記の点に鑑み提案されたもので、その目的と
するところは、回転カッターの形状を盾外周部に向がっ
て広がるように略ｍ形ないしそれに類似する形状として
、最外周部にもビットを多数設けるようにし、最外周部
の掘削に対して回転カッターの耐久性を向上させ長距離
掘進に適したシールド庇削機を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は上記目的を達成するために、複数の
回転カッターを有し、この回転カッターを介し複数の円
を隣接し、かつその一部を重ね合わせた形状の掘削断面
を（ｑるシールド掘削８Ｊニおいて、前記回転カッター
のカッター本体を略扇形ないしそれに類似する形状とし
、カッター本体の簑外周部にも多数のビットを設けたこ
とを要旨としている。

（作用） 本発明では掘削の際に鏝も過酷な条件下におかれるカッ
ター本体の最外周部に多数のビットを設けられるようカ
ッター本体を甲に十字状に構成した従前のものがら略ｍ
形ないしそれに類似する形状にし、ｊノツタ一本体の強
度、耐久性を向上させている。

（実施１舛） 第１図は本発明の第１実施例を示すもので、図中１は同
径の２つの円をそれらの中心間の距離がその円の半径よ
りも大きいが直径よりも小さくなるようにして横に並べ
た場合、前記２つの円の外周縁が形成するいわゆるまゆ
形ないしはダルマ形状をなしている、例えば鋼板により
製造したシールド外筒、２はこのシールド外筒１の前端
側に形成される切羽泥土室、３，３′は前記外筒１の断
面外形を形成する前記２つの円の中心を回転中心とした
２基の回転カッターで、この回転カッター３．３゛は、
芒れぞれ先端にセンタービット４゜４′が設けられ、か
つ中心線上に作泥土材注入管５．５゛を形成したセンタ
ーシャフト６．６′と、このセンターシャフト６．６°
の前端部に軸受７゜７′を介して取付けられ、かつスポ
ーク８ａ、８ｂ、８ａ’、８ｂ’にてなる略Ｘ字状のカ
ッタースポーク８゜８′と、各カッタースポーク８，８
゛の前面に取付けた複数のビット９，９′と、当該カッ
タースポーク８，８′の後面に取付けた複数の練り混ぜ
買１０、１０’と、前記カッタースポーク８．８′を構
成する各スポーク８ａ、旧〕、ａａ’、ａｂ’の最外周
部を連結し、かつ前面に多数のビット９．９′がそれぞ
れ設けられた弧状部材１１．１１’およびスポーク８ａ
、８ｂと弧状部材１１等の中央部に設けられた同様の掘
削部材１２．４２°とにて構成され、カッタースポーク
８゜８′、弧状部材１１．１１’等からなるカッター本
体を、正面から児て軸受７，７°を基準にすると最外周
部に向かって形状が次第に広がる略ｍ形に形成した点に
特徴を何している。

なお、シールド［１の前方には隔壁１３が設けられ、こ
の隔壁１３とシールド筒前方の内周壁１ａとによって前
記切羽泥土室２が区画形成されている。

このＦａ壁１３はシールド筒１の内周壁１ａから内側に
向かって立設された外周隔壁１４と、この外周隔壁１４
の内側に位置し、かつ回転カッター３．３′をそれぞれ
支持すると共に駆動する略円形をなず回転隔壁＋！＋、
Ｉ５°とにて構成されている。

次に回転カッター３の支持および回転機構について説明
する。

センターシャフト６は回転隔壁１５の中央部を貝通し、
かつその後端部は回転隔壁１５の後方に位置する支持板
１６に設けられたシール兼軸受１７に回転可能に軸支さ
れている。また、スポーク８ａ、８ｂの後方中央部と回
転隔壁１５の前部との間にカッター支持ビーム１８が設
けられ、これにより回転カッター３は回転隔壁１５と一
体的に回転するものである。

すなわち、支持板１６にはカッター駆動用モータ１９が
取付けられ、このモータ軸に設けられたビニオン２０が
回転隔壁１５の後部に連結された大歯車２１に噛合され
ている。なお、この大歯車２１の回転部２１ａはその外
周部と支持板１６との間に設けられた大径の軸受２２に
よって軸支されている。なお、カッターの回転機構とし
ては上記構成のみならず、第１図（ハ）に示すように、
カッター駆動用モータ１９のモータ軸に設けられたビニ
オン２ｏが、回転部２１ａの内周側に取り付けられた内
ギア２１１）と噛合さっているものでもよい。２３はシ
ール材で、回転隔壁１５と外周隔壁１４との間に設けら
れ、回転Ｕ１岡部に泥土等が侵入するのを防止している
。

なお、もう一方の回転カッター３′の支持・回転機構も
同様となっているので、対応する符号を付すことによっ
て詳細な説明は省略する。

しかして、カッター駆動用モータ１９．１９’を駆動す
ると、その回転はそれぞれビニオン２０．２０’、大歯
車２１，２１°、回転部２１ａ、２１ａ’等を介し回転
隔壁１５゜１５′に伝達され、それぞれ回転カッター３
，３゛が回転される。

この場合、両回転カッター３．３′のそれぞれのカッタ
ー本体は略９０度の位相差を付されて配設されてＪ５す
、互いに相反する方向に各駆動モータ１９．１９°によ
って回転させられるが、この際名犬歯１９２１．２１’
が中央部Ａにて噛合されており、両力ツタ−は同一速度
で回転させられるように構成されている。なお、必ずし
も各大歯車２１．２１’が中央部Ａで噛合さっている必
要はなく、たとえば、電気的な制御により両回転カッタ
ー３．３′が互いに相反する方向にほぼ同一速度で回転
するようにしてもよい。また、隣り合う各回転カッター
３，３゛の中心間距離は双方の半径のうち大きい方の半
径よりも長く、双方の半径の相よりも短かくなるように
設定されている。加えて互いの回転カッター３．３°が
接触することがないようにするためにはカッター本体の
ｍ形の中心角は、ある角度以下でなくてはならず、その
角度は通常カッターの半径と中心間距離の比によって決
定され４０゛〜９０′の値に設定すると良い。

更に、２４は坑内側に設けられたスクリューコンベアで
、■端にスクリュー駆動用モータ２５が設けられ、かつ
前端２４ａはシールド筒１のくびれ部近傍に位置する外
周隔壁１４に連結され、切羽泥土室２内の泥土等をスク
リュー駆動用モータ２５を駆動する口とによりスクリュ
ーコンベア内に取り込み排出するものである。なお、図
中では、スクリューコンベアは一基であるが、必ずしも
一基に限定されるものではなく、複数基の設置も可能で
ある。

２６はオイルジヤツキで、前端はシールド筒１の内壁面
に立設された支持部１ｈに、また、後端は反力受２７に
当接させられている。

しかして、上記オイルジヤツキ２６は、切羽泥土室２に
充満された泥土の圧力を一定に保つため、スクリューコ
ンベア２４の泥土の排出恐を考慮しつつ駆動され、シー
ルド筒１を前進させる。この場合、切羽泥土室２内の泥
土の土圧は、切羽泥土室２に面した外周隔壁１４に設け
た土圧計２８によって検出される。

また、２塁の回転カッター３．３′により掘削される切
羽の掘削土は、切羽泥土室２に取込まれるが、この掘削
土を切羽の地山と性状（含水比、塑性流動性、不透水性
等）が略同程度の泥土に泥土化するためにセンターシャ
フト６．６°の後端部に設けられたス、ｒベルジョイン
１〜２９，２り’、作泥土材注入管３０．：Ｈ１’等を
介し外部から作泥土材が注入され、この作泥土材はセン
ターシャフト６．６′の内部の作泥土材注入管５．５°
を通ってその先端部から外部に注入されるものである。

なお、この種の作泥土材注入管５，５′は隔壁１３の適
宜の箇所にも設けたり、スポーク８ａ、８１１の適箇所
に設けても良いことは勿論である。

次に本発明の作用について説明する。

いま、駆動モータ１９．１’ｌ°をそれぞれ回転させる
と、２基の回転カッター３，３″は、それぞれビニオン
２０．２０’、大歯車２１．２１’等企介して位相が略
９（）度ずれた状態で一方は時計方向、他方は反時計方
向に回転し、地山の切羽が掘削される。この場合、回転
カッター３，３゛のカッター本体は略ｍ形を呈し、かつ
最外周部にも多数のビット９，９゛が設けられているた
め、効率良く他山を掘削する口とができる。

掘削された切羽の土砂は、切羽泥土室２に入り込むので
、この時地山が砂層や砂礫部のような砂質土層の場合作
泥土材注入管５．５′から前記泥土室２内に、例えばベ
ン］・ナイト、ＣＭＣＭＣ水液Ｓ液や、起泡が混合され
た空気連行剤の如き作泥土材を注入して、当該泥土室２
内に入り込ｌυた前記掘削土砂を、注入された作泥土材
と練り混ぜ岡１０の回転によって練り混ぜ、作泥土材が
前者の場合、前記切羽の地山と殆んど同程度の単位型Ｍ
を持ら、かつ地山と同程度の含水比を有する塑性流動性
と不透水性のある泥土に変換する。なお、地山がシルト
寵や粘土目などの粘性土層の場合、前述の作泥土材を使
用しなくても練り混ぜ翼１０で練り混ぜることで所要の
泥土を作ることができる。

上記泥土は切羽泥土室２に充満するので、この泥土の土
圧が切羽の土圧と同等になるように土圧計２８により監
視しつつ、オイルジヤツキ２６の駆動によるシールド外
筒１の推進とスクリューコンベア２４による泥土の排出
量とを制限することによって、前記切羽泥土室２の土庄
を一定圧に管理し、切羽の崩壊を効果的に阻止できる。

このようにして、切羽の掘削が進められると、切羽泥土
室２内の泥土は充満した状態で順次債部のスクリューコ
ンベア２４内に取り込まれる。したがって、取り込まれ
た泥土はスクリューコンベア２４の漬方に設けられた搬
出口（図示せず）から外部に排出される。

しかして、掘削された横坑にはその掘削断面、すなわら
シールド外筒１の外形よりもやや小さく、かつ組立てら
れて断面まゆ形ないしはダルマ形をなすセグメント（図
示せず）がシールド外筒１の後端側において順次組立て
られ所望形状の横坑を構築していくことができる。

第２図は本発明の第２実施例を示すもので、この実施例
では各回転カッター３．３′のカッター本体を中央部の
軸受７，７′からそれぞれ半径方向に延びる面板状のｍ
形にした点が前述の実施例と異なっている。

また、第３図は本発明の第３実施例を示すもので、各回
転カッター３．３゛のカッター本体が円弧状の部材３１
を１本のスポーク３２で支持され、中央部の軸受７，７
°から児て最外周部に広がりを持つｍ形に類似した形状
に構成した点に特徴を有している。−なお、これらの実
施例において他の構成、作用等は第１実施例と同様であ
る。

第４図は回転カッター３，３°の回転機構が第１実施例
と異なる本発明の第４実施例であり、この実施例では外
周隔壁１４の内側に位置する回転隔壁をリング状の隔壁
１５ａ、１５ａ’にて構成し、この隔壁１５ａ、　１５
ａ’と回転カッター３．Ω゛とをカッター支持ビーム１
８にて連結している。なお、各センターシャフト６．６
°は、リング状の隔ｘ１ｓａ、ｔｓａ’の内部に位置し
円形をなすと共に、支持板１Ｇを介し固定された隔壁１
５ｂ、　１５ｂ’にシール兼軸受１７．１７’を介しそ
れぞれ軸支されている。隔壁１５ａ、　１５ａ’を回転
させるカッター駆動用モータ１９．１９’、ビニオン２
０．２０’、大歯ＴＪ２１，２１°、軸受２２，２２’
等の構成については第１実施例と同様である。

第５図は本発明の第５実施例を示すもので、この実施例
では、各回転ツノツタ−３，３′の軸受７゜７′先端に
設けられたセンターピッＩ−４，４’を含むカッター本
体を第１実施例のようにカッター支持ヒーム１８、回転
隔壁１り、１５’を介しそれぞれ駆動するようにし、か
つ各センターシャフト６．６′の外周部に放射状に延び
る練り混ぜｉ３４，３４’をそれぞれ設けると共に、こ
の練り混ぜ両３４．３４’の前後にも練り混ぜｖ！ｉ３
５，３５’を設け、かつ各センターシャフト６．６°を
別の駆動モータ３６，３６’および歯車機構３７．３７
°を介して回転させるようにし、中央部の練り混ぜ効果
を向上させている。

なお、練り混ぜ莢３４，３５はカッター本体と回転隔壁
１５．１５′との間にそれぞれ設けられ、かつ各センタ
ーシャツｈ６．６°は軸受７．７′に対し回転可能に設
けられている。

第６図は本発明の第６実施例であり、前述の第１ないし
第５実施例では回転カッターが２基の場合のものを示し
たが、この実施例では水平方向に２本以上回転カッター
３・・・・３１を設けた例を示している。この場合、シ
ールド筒１も各回転カッター３・・・・３″を内部に収
納し得る形状に構成されることは云うまでもない。また
、各回転カッター３・・・・３°の駆ｖＪ機構は前述の
実施例のうら礒適なものが組み合わせられる。

なお、各回転カッター３・・・・３ｎの位置関係は必ら
ずしも水平方向に限定されるものではなく、垂直方向、
ざらには斜めでも良い。

また、各回転カッターの半径は、第７図に示すように異
なっていても良く、回転カッターが３本以上の場合には
それらの中心が全て一直線上でな（とも良い。

なお、上記各実施例のシールド総則機は土圧系シールド
のものとなっているが、本発明のカッターはオーブンメ
カニカルシールドあるいは泥水加圧シールドなどの機械
式シールド機に応用し得ることは勿論である。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、カッター本体を略扇形な
いしそれに類似する形状とし、最も掘削が過酷な最外周
部に多数のビットを設けるように構成したため、カッタ
ー本体の強度、耐久性が向上し、長距離掘進の場合や砂
ＰＪ層の掘進の場合でもピッ１〜の交換を少なく、ある
いは不要となるので時間と経費とを節約できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例で、（イ）は平面から見た
内部構成を説明するための断面図、（ロ）は同上の正面
図、（ハ）は回転機構の他の態様例、第２図は本発明の
第２実施例の概略正面図、第３図は同第３実施例、第４
図は本発明の第４実施例、第５図は本発明の第５実施例
、第６図および第７図はそれぞれ本発明の第６．第７実
施例、第８図は従来例である。 １・・・・シールド筒、３，３°・・・・回転カッター
、９．９′・・・・ビット 第１図 第１図 （ハ） １ａ 第２図 第３図 ３３′ 第４図 第５図 手続ネ甫正書（自発） 昭和６１年　１月１０日 昭和６０年　特　許　願　第２３８３４３号２、発明の
名称 シールド掘削機 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　　称　　　大豊建設株式会社 ４、代　　理　　人　　　　〒１６０ 住　　所　　　東京都新宿区西新宿７丁目１０番１３号
エナミビル５階 １、明細書第６頁第１８行目の［・・・・でもよい。］
と「２３は・・・・」との間に次文を挿入する。 「この場合、大＠　中２１は同じピッチ円の直径を持つ
もう一方の大歯車２１゛と噛み合っており、カッター３
，３°が互いに反対方向、同速度で回転するように、同
調する役割を行う。 しかるに、例えば、シールド機が地中を細道中に一方の
カッターが地中の障害物（大レキなど）に当り、カッタ
ーの回転が突然停止するような場合、カッターを回転せ
しめている所要トルクが、上記大歯車２１と２１′の１
枚の歯に作用するために、その材質、歯の巾、厚さ等が
その歯が充分な強度を持つようなものでなければならな
い。このとき、第１図（イ）の場合、カッター回動用ギ
アが同時にカッター３，３′の回転の同調機能を持つの
で、ギアの製作精度も非常に高く、かつ強度を大きくす
る必要があるので、製作もむずかしくなりコストも高く
なる。しかるに、第１図（ハ）の場合、カッター回動用
のギア２１ｂと回転同調用の犬歯中２１は別体となって
いるので、回転同調用の大歯車２１゜２１゛は、強度は
充分に必要であるが、歯車の精度としては、カッター３
，３゛が互いに７Ｓつかり合わない程度の精度ですむの
で、この歯車の製造については、精密な機械加工を特に
必要とせず、特に歯車の製造は経済的となる。」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の回転カッターを有し、この回転カッターを介し複
   数の円を隣接し、かつその一部を重ね合わせた形状の掘
   削断面を得るシールド掘削機において、前記回転カッタ
   ーのカッター本体を略扇形ないしそれに類似する形状と
   し、カッター本体の最外周部にも多数のビットを設けた
   ことを特徴とするシールド掘削機。