JPS637494A - 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」 この発明は、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のシールド掘進機及
びスキンプレートの先端部が前記第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せ、萌記貫人リングに
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、航
記第１及び第２のンールド掘進國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、最も重要な工程
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せ
、前記貫入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他山を覆う工程」
である。そして、この工程の中で貫入リングを押出す際
に、買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他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
あった。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、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
の大きな伸縮量を有するとともに、カッタの前面に掘削
刃を備えており通常掘削時にも掘削が可能なシールド掘
進機のカッタ装置を提供する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、前記問題点を解決するために、スキンプレ
ートの内部に設けられた支持部と、この支持部の先端部
に固定されたスポークと、このスポークの前部に固定さ
れるとともに表面に切削刃を備えた面板と、前記スポー
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
ンプレートの外径の外側まで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駆動機構と、
前記面板の支持部をスキンプレートの内部で回転させる
駆動装置とを具備したことを特徴としている。そして、
前記先端刃には面部にも切削刃が形成されている。

「実施例」 以下、この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、第２図は本発明のカッタ装置の第１の
実施例を、第３図、第４図は本発明の第２の実施例を、
第５図ないし第８図は、本発明のカッタ装置を用いた場
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、第２図を用いて、シールド掘進機のカッ
タ装置Ｃの第１の実施例について説明すると、シールド
掘進Ｉｉ！ｔの円筒状のスキンブレー）１ａの内周部に
は、ドラム状の支持部３が設けられ、支持部３の先端部
にはスキンプレートｌａの中心軸線から径方向に放射状
に延在する４本のスポーク４が固定され、スポーク４の
前部には面板５が固定されているとともに、その表面に
は切削刃５　ａ、　５　ａ、・・・が配設されている。

そして、前記スポーク４の内部には、スキンプレートの
径方向に伸縮自在な先端刃６．６．・・が設けられてお
り、先端刃６には先端刃６を前記スポーク・１の内外へ
伸縮させる駆動機構７が取り付けられている。そして、
前記スポーク４の支持部３にはスポーク４をスキンプレ
ートｌａの軸線の回りに回転させて地山を掘削する駆動
装置９が設けられている。

前記支持部３は、ドラム状に形成された回転体であり、
軸受機構によってスキンプレートＩａの内部で回転自在
に支持されるととらに、シールド機ｌの掘進方向（第１
図におけるＸ−Ｙ方向）に移動自在とされ、その内部に
は前記先端刃６と対応する位置にそれを駆動させるため
の駆動機構７の軸受部７ａが設けられており、内周面の
内側には仕切板１４が固定されている。また、前記スポ
ーク４及び面板５は、スキンプレート１ａの先端部に形
成された内筒１２の内径よりわずかに小さい外径に形成
され、第２図に示すように、面板５の萌市側には中央部
から放射状に配設された切削刃５　ａ、　５　ａ、・・
・が固定されており、さらに、切削刃５　ａ、　５　ａ
、・・・に沿って切削土を内部へ取り込む溝部５　ｂ、
　５　ｂ、・・・が形成されている。そして、面板５の
外周縁には面板５とスキンプレートｌａの内筒１２との
間に形成される隙間を覆うことにより、切羽の土庄を支
持するためのリング状の板５ｃが固定されている。また
、前記先端刃６，６゜・・は、前記放射状に配設された
切削刃５　ａ、　５　ａ。

・・・に沿って面板５の裏側に設けられたスポーク４の
内部に配設され、その先端部及び前面には切削刃８，８
．・・・が固定されているとともに、基端部の芯部には
駆動機構７の先端部に設けられたボルト部７ｂと螺合す
る雌ネジが形成されている。

駆動機構７は、前記支持部３内に設けられた軸受部７ａ
と、そこにに軸支された袖体７Ｃと、この軸体７Ｃを前
記ボルト部７ｂに連結させるギア７ｄと、前記軸体７ｃ
を第１図におけるＯ−Ｐ方向に回転させる駆動手段（手
動もしくは油圧装置による）とからなっており、駆動手
段を用いて軸体７Ｃを回転させることにより、ギア７ｄ
を介してボルト部７ｂを回転させ、それにより、ボルト
部７ｂが前記先端刃６の雌ネジ部と螺合し、先端刃６を
スポーク４の内部からスキンプレート１ａの外筒１１の
外部まで、スキンプレートｌａの径方向に伸縮させるよ
うになっている。また、面記面阪５の駆動装置９は、ド
ラム状に形成された支持部３の内周面に固定された内歯
車９ａと、この内歯車９ａをこれと噛合する外歯車９ｂ
を介して駆動させる電動機９Ｃとからなっている。

つぎに、第３図、第４図を用いて、シールド掘進機のカ
ッタ装置Ｃの第２の実施例について説明する。これらの
図において、前記第１図、第２図に示す構成要素と同一
の要素については同一符号を付すことにする。

シールド掘進機ｌの円筒状のスキンプレートＩａの中心
軸線上にはスキンプレートｌａの前部から先端部が突出
するとともに、掘進方向（矢視Ｘ−Ｙ方向）に移動自在
な軸部（支持部）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Ｉａの径方向に放射状に４
本のスポーク４，４゜・・がスキンプレート１ａの内筒
１２の内側まで延在するとともに、その前部には面板５
が固定されている。面板５は前記スポーク４と同じく内
筒１２の内側までの外径寸法を有する円板状に形成され
ており、その表面には、第４図に示すように、切削刃５
　ａ、　５　ａ、・・・が中心軸線から径方向に放射状
に配設されている。さらに、面板５には、切削刃５ａ、
５ａ・・・に沿って掘削した土砂を内部に取り込むため
の溝部５ｂ、５ｂ・・・が形成されているとともに、外
周縁には面板５とスキンプレート１　ａの内筒１２との
間に形成される隙間を覆うことによって、切羽の土庄を
支持するためのリング状の板５ｃが固定されている。

また、前記スポーク４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はスポーク４の内部か
らスキンプレートｌａの外周囲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は油圧装置を用いた駆
動機構７によってスポーク４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．・・・が固定されているとともに、基端部８ａ
が軸体９を介して駆動機構７の油圧ツヤツキ７ａに連結
されている。駆動機構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とからなっている。そして、軸部３
の池端部には開成５を回転させるための駆動装置９が設
けられており、駆動装置９は軸部３の端部に固定された
大歯車９ａと、この大歯車９ａをこれと噛合する小歯車
９ｂを介して駆動させろ電動機９Ｃとから構成されてい
る。

つぎに、第５図を用いることにより、前記第１の実施例
で示した本発明のカッタ装置Ｃを備えたシールド掘進機
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他山であり、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Ｔｂ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ｌ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トｓｂ、ｓ
ｂ、　　・・・によって１次覆工が行なわれている。　
第１のシールド掘進機１のスキンプレートｌａの先端部
ｔｂは、スキンプレートｌａと同径に形成された外筒Ｉ
Ｉ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、この外筒
ＩＩ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
接合時の他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。内筒１２とス
キンプレートｌａとは、前記シールド掘進機Ｉ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ッキ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Ｓａの側面に当接されている。

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ｌａ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１と同様に、スキンプレート
２ａ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上水剤が充：されており、第
１のシールド機と同様に、止水や掘削土の浸入防止を行
うようになっている。内筒２２とスキンプレート２ａ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
進ジヤツキ２８，２８．・・・が複数側取り付けられて
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。

つぎに、第５図ないし第８図を用いて本発明の第１の実
施例に示したカッタ装置を備えたシールド掘進機による
地中接合工法について説明する。

（１）まず、第５図に示すように、右側から第１のシー
ルド掘進機！を用いてカッタ装置Ｃにより切羽の安定を
図りつつ地山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１８．１８．・・・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が前記外筒ＩＩ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、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により切羽の安定を図りつつ地山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
動させることにより他方のトンネル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を伸長させることにより、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！と第２のシールド掘進機２とを所定長さの地山Ｇｉ
（約３０ｃｍ−１ａ程度）を残して対向させる。

次いで、第６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、駆動
機構７を駆動させることにより縮小させてスポーク４の
内部に収める。

（１１）次に、第７図に示すように、第１のシールド掘
進機Ｉの押出ジヤツキ１７を駆動させて、貫入リング１
３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の軸線に沿って面方に摺動
させる。これにより、貫入リングｉ３が第１のシールド
掘進機１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；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１
３の押し出しに従って、各スキンプレー　トｌ　ａと２
ａ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８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ノ壁面に、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。

上述したように、本発明のカッタ装置を用いたシールド
・トンネルの地中接合工法においては、トンネル接合部
の地山Ｇｉが、第１のシールド掘進機ｌのスキンプレー
ト先端部ｌｂに設けられた貫入リングＩ３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
止水が行なわれる。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減することのできる。

また、この実施例においては、カッタ装置Ｃのスポーク
４及び面板５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゜６、・・・をスポー
ク４内に収納し、支持部３をそれぞれシールド機１．２
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１４．２４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（ｉｉ）において、先端刃６の短縮後、さらに推
進ジヤツキ１８．２８を駆動させて各シールド掘進機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
に突出させることにより、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ができる。

このように本発明のカッタ装置は、駆動機構７を駆動さ
せることにより、内筒１２．２２の内周面の内側から外
筒１１．２１の外周面の外側まで、スキンプレートの径
方向へ大きく伸縮させることができるとともに、先端刃
６の顔面にも切削刃を備えているため通常掘削時にも掘
削が可能なものとなっている。また、先端刃６を面板５
の後部に設けたスポーク４の内部に収納するようにした
ので、面板５を従来の一般に用いられているシールド機
の面板と同様に単純な構造とすることができる。さらに
、前記第１の実施例に示したカッタ装置Ｃは、先端刃６
の基端部が機械的な駆動機構７で支持されているため掘
進中の掘削抵抗によりスボーク４内部に縮まる恐れがな
い。また、第２の実施例に示したカッタ装置Ｃは、先端
刃６の駆動機構７に油圧装置を用いているため、迅速か
つ容易に先端刃６を伸縮させることができる。

「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、スキンプ
レートの内部に設けられた支持部と、この支持部の先端
部に固定されたスポークと、このスポークの前部に固定
されるとともに表面に切削刃を備えた面板と、前記スポ
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
キンプレートの外径の外側まで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駆動機構と
、前記面板の支持部をスキンプレートの内部で回転させ
る駆動装置とを具備し、前記先端刃の面画にも切削刃を
設けたものであるので、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大きな伸縮量を有する
とともに、旋回時以外の通常掘削時にも掘削が可能であ
る。また、先端刃の収納部を面板の内部ではなく、面板
の後部に設けたスポークとしたので、面板は従来の面板
型のカッタ装置と同様に単純な構造とすることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明のカッタ装置の一実施例を示す
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、第４図は本
発明のカッタ装置の第２の実施例を示すものであり、第
３図はシールド機のカッタ装置の側断面図、第４図はカ
ッタ装置の正面図、第５図ないし第８図はこの発明のカ
ッタ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５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６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７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８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、！・・・・・・第１のシールド掘進機、２・・・
・・・第２のシールド掘進機、Ｉａ　、２ａ・・・・・
・スキンプレート、ｌｂ。 ２ｂ・・・・・・スキンプレート先端部、３・・・・・
・支持部（軸部）、Ｃ・・・・・・カッタ装置、４・・
・・・・スポーク、５・・・・・・面板、５ａ・・・・
・・切削刃、６・・・・・・先端刃、７・・・・・・駆
動機構、８・・・・・・切削刃、９・・・・・・駆動装
置、Ｉｆ。 ２１・・・・・・外筒、１２．２２・・・・・・内筒、
１３・・・・・・貫入リング。

Claims (2)

【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内部に設けられた支持部と、この
   支持部の先端部に固定されたスポークと、このスポーク
   の前部に固定されるとともに表面に切削刃を備えた面板
   と、前記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外径の外側まで伸縮自在な
   先端刃と、この先端刃を前記スポークの内外へ伸縮させ
   る駆動機構と、前記面板の支持部をスキンプレートの内
   部で回転させる駆動装置とを具備したことを特徴とする
   シールド掘進機のカッタ装置。
2. （２）前記先端刃には前面にも切削刃が形成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシールド
   掘進機のカッタ装置。