JP2003336485A - シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】安全且つ容易にシールド掘進機内側からカッタ
ビットを交換できるシールド掘進機を提供する。 【解決手段】シールド本体１と、このシールド本体１の
前方に設けられ、カッタスポーク３Ａ１，３Ａ２，２Ａ
３，３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｂ３及び面板３Ｃ１，３Ｃ２，
３Ｃ３を有するカッタヘッド３と、これらカッタスポー
ク３Ａ１，３Ａ２，２Ａ３，３Ｂ１，３Ｂ２に設けら
れ、切羽側と隔壁２側との間で反転可能なビット反転部
材２０を有するカッタビット本体１９と、カッタスポー
ク３Ａ１，３Ａ２，２Ａ３，３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｂ３と
前記面板３Ｃ１，３Ｃ２，３Ｃ３との間に設けられた土
砂取り込み用のスリット２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、前
記スリット２２ａ，２２ｂ，２２ｃを覆い、封止する閉
塞板３４ａ，３４ｂ，３４ｃ及びジャッキ３５ａ，３５
ｂ，３７と、前記カッタヘッド３と前記シールド本体１
との間隙を封止するシール材３８及びジャッキ３９とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カッタヘッドに設
けたカッタビットを機内側から交換可能なシールド掘進
機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機は、発進立坑から到達立
坑までの所定の地中区間にトンネルを形成するものであ
り、通常、シールド本体の前方に設けられカッタビット
を複数配設したカッタヘッドと、シールド本体に掘進方
向への推進力を与える複数のシールドジャッキと、シー
ルド本体内後方に設けられトンネル内壁を構築するセグ
メントリングを組み立てていくエレクタとを備える。

【０００３】そして、前記複数のシールドジャッキをセ
グメントリングに突っ張って伸長させることにより、回
転する前記カッタヘッドを前方の切羽に押し付けて掘削
しつつシールド本体を前方へ推進させる。このとき、シ
ールドジャッキは伸長してシールド本体を推進させた後
短縮し、これにより前記既設のセグメントリングとの間
に創出されたスペースに前記エレクタによって新たなセ
グメントを組み込む。この動作を繰り返すことにより、
シールド掘進機は上記発進立坑から到達立坑に向かって
所定のルートで地中を掘進していくようになっている。

【０００４】ここで、このようなシールド掘進機におい
ては、上記掘進作業の進展とともに前記カッタビットが
摩耗するためその掘進距離には限界があり、そのままで
は長距離掘進することが難しいことからカッタビットを
交換する必要がある。このカッタビットを交換する方法
としては、掘進経路上に立坑を形成し、この立坑に到達
したシールド掘進機のカッタビットを立坑内から交換す
るか、切羽に薬液を注入して地盤を安定化地盤に改良し
た後、手掘りでカッタヘッド前方の切羽を掘削して空間
を形成し、この空間から人がビットを交換する方法が行
われていた。しかし、立坑の設置箇所や費用の問題、作
業の安全性等からシールド掘進機内からカッタビットを
交換することが強く望まれていた。

【０００５】これに対応するものとして、例えば実用新
案第２５５０４０６号公報に記載のものがある。この従
来技術はカッタヘッド（カッタ面板）に対して進退可能
な隔壁（移動バルクヘッド）と、切羽側とシールド本体
（シールドフレーム）側との間で反転可能なカッタビッ
トとを備えている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この従来技術によれ
ば、隔壁を移動しカッタスポークの後部に当接させた
後、カッタビットをシールド本体側に反転させること
で、シールド本体の内側（カッタ室）よりカッタビット
を交換することができる。

【０００７】しかしながら、この構造においては、隔壁
をカッタスポークの後部へ押し付けてカッタ室内にカッ
タビット交換用のスペースを作ったとしても、カッタヘ
ッドとシールド本体との間隙から切羽側からの水が流入
・充満し、実質カッタ室側からビット交換をすることは
非常に困難な作業となる。

【０００８】また、隔壁をカッタヘッド側に移動する際
に、隔壁外周側とシールド本体内周側とを十分にシール
した場合にも、切羽の崩壊を防ぐためにカッタ室内の圧
力（水圧）制御・管理が極めて複雑かつ困難となる。さ
らに、カッタ室内に異物が存在する場合には、隔壁が移
動できずカッタビットの交換が不可能となる。

【０００９】本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、安全且つ容易にシール
ド掘進機内側からカッタビットを交換できるシールド掘
進機を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、トンネルの掘削を行うシールド掘
進機において、シールド本体と、このシールド本体の前
方に設けられ、複数のカッタスポーク及び面板を有する
カッタヘッドと、これら複数のカッタスポークに設けら
れ、切羽側と隔壁側との間で反転可能な機構を有するカ
ッタビットと、前記カッタスポークと前記面板との間に
設けられた複数の土砂取り込み用のスリットと、前記複
数のスリットを覆い、封止する複数のスリット封止手段
と、前記カッタヘッドと前記シールド本体との間隙を封
止するシールド封止手段とを備える。

【００１１】シールド掘進機の掘進作業中においては、
カッタビットにより切羽から掘削された土砂は、面板に
設けられたスリットよりカッタヘッドとシールド本体と
の間（いわゆる掘削室）に導入される。この掘削土砂は
攪拌された後、泥土又は泥水の形で排出手段により排出
される。

【００１２】本発明においては、カッタビットの交換時
には、例えば、上記掘削室内の掘削土砂を排出した後、
スリット封止手段で面板のスリットを封止すると共にシ
ールド封止手段でカッタヘッドとシールド本体との間隙
を封止することにより、上記掘削室を外部の切羽等の地
山より隔絶し、土砂、水等の流入のない安全な作業エリ
アとすることができる。この結果、カッタスポークに設
けられたカッタビットを隔壁側に反転させることで、掘
削室から安全且つ容易にカッタビットを交換することが
できる。

【００１３】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記カッタヘッドの下部に位置するスリットを封止する
スリット封止手段は、前記スリットを閉鎖する閉塞板
と、この閉塞板を前記カッタヘッドの面方向にスライド
駆動させるジャッキとからなる。

【００１４】通常、隔壁下部には例えばアジテータや排
土口等が設けられ、新たに装置を設けるスペースが充分
にとれないことが考えられる。

【００１５】本発明においては、カッタヘッドの下部に
位置するスリットを封止する閉塞板及びこの閉塞板を駆
動するジャッキを例えばカッタヘッド側に設けてスリッ
ト封止手段を構成し、閉塞板をカッタヘッドの面方向に
スライドすることによりスリットを封止する。このよう
にして、カッタヘッド側へスリット封止手段を配設する
ことにより、隔壁側に設置スペースを充分にとることが
できないカッタヘッドの下部に位置するスリットについ
ても、確実に封止することができる。この結果、掘削室
内部を確実に外部より隔絶することができる。

【００１６】（３）上記（１）又は（２）において、ま
た好ましくは、前記シールド封止手段は、シールドフー
ド内に設けられた円筒状のシール材と、このシール材を
シールド掘進機の前方側へ駆動させるジャッキとからな
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のシールド掘進機の
実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明
のシールド掘進機の実施の形態の全体構造を表す正面図
であり、図２は本発明のシールド掘進機の実施の形態の
全体構造を表す図１中II−II断面における側断面図であ
る。

【００１８】これらの図１及び図２において、１はシー
ルド本体であり、このシールド本体１は、中折れ（詳細
は後述）を可能とするために掘進方向前方側（図１中紙
面手前側、図２中左側）に位置する前胴１Ａとその後方
側に隣接する後胴１Ｂとを折り曲げ可能に連結した構造
となっている。２は隔壁であり、前記前胴１Ａをさらに
フード部１Ａａとガータ部１Ａｂに区分するように設け
られ、前記前胴１Ａ内部を掘削室Ｐ（後述）内の泥水か
ら隔離するようになっている。３はカッタヘッドであ
り、前記前胴１Ａの掘進方向前方側に設けられ地山の切
羽を掘削して前記掘削室Ｐへ取り込むようになってい
る。４は前記カッタヘッド３を回転駆動するカッタ駆動
装置（例えば電動モータや油圧モータ）であり、前記隔
壁２に取り付けられている。また、５は前記カッタ駆動
装置４からの駆動力を複数の支持部材６を介して前記カ
ッタヘッド３に伝達する回転伝達機構、７は前記前胴１
Ａと前記カッタヘッド３との間に形成される掘削室Ｐ内
に取り込まれた掘削土砂に対し注水を行うための送水
管、８はその掘削室Ｐ内で注水され泥水の状態となった
掘削土砂を吸い込み、前記後胴１Ｂの掘進方向後方側
（図１中紙面奥側、図２中右側）に搬送し排出する排泥
管、９は前記後胴１Ｂ内に設けられ、トンネル（図示せ
ず）の内壁面を覆工するセグメントリングＳを順次組み
立てるエレクタ装置、１０は前記カッタヘッド３を前記
隔壁２に対して回転自在に支持し、カッタヘッド３へ圧
油と作泥材を供給するためのセンタジョイントである。

【００１９】１１は前記の前胴１Ａと後胴１Ｂとの間に
設けられ、それらを互いに摺動可能に連結する中折れ機
構である。この中折れ機構１１は、後胴１Ｂの前胴側端
部に設けられ側面が所定の曲率を持った摺動部１１ａ
と、前胴１Ａの後胴側端部に設けられ前記摺動部１１ａ
に摺接しこの摺動部１１ａと前胴１Ａ後胴側端部との間
をシールして土砂、地下水の浸入を防止する略リング状
のシール部材１１ｂとで構成されている。また、１２は
後胴１Ｂの最前部（詳細には前記摺動部１１ａの内周
側）に設けられたリングガーダであり、このリングガー
ダ１２にはその周方向に複数（例えば８つ）の中折れジ
ャッキブラケット１３が配設されている。また、１４は
前胴１Ａの内周面の前記中折れジャッキブラケット１３
と対応する周方向位置に設けられた中折れジャッキブラ
ケットであり、これらの周方向位置が互いに対応する中
折れジャッキブラケット１３，１４が複数本（例えば８
本）中折れジャッキ（前胴推進ジャッキ）１５により連
結されている。この中折れジャッキ１５が伸縮すること
により、前記中折れ機構１１を介して前胴１Ａを後胴１
Ｂに対して進退させたり、前胴１Ａと後胴１Ｂとを折り
曲げて掘進方向を変えたりできるようになっている。

【００２０】１６は前記のリングガーダ１２の周方向複
数箇所（例えば１０箇所）にシールドジャッキブラケッ
ト１７を介してそれぞれ取り付けられたシールドジャッ
キである。これらのシールドジャッキ１６は等間隔に環
状に配置されており、それらが伸長すると掘進方向後方
側に接続されたスプレッダ１８が既設のセグメントリン
グＳに対して突っ張り、その押し付け反力が前記リング
ガーダ１２、中折れジャッキ１５、中折れジャッキブラ
ケット１４、ガータ部１Ａｂ、隔壁２、回転伝達機構
５、及び支持部材６を介して前記カッタヘッド３に前方
の切羽への押付力として与えられるようになっている。

【００２１】前記カッタヘッド３は、その前面に、３本
のカッタスポーク３Ａ１，３Ａ２，３Ａ３を前記センタ
ジョイント１０から径方向外側に向けて放射状に周方向
に等しい間隔で備えており、また、さらに３本のカッタ
スポーク３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｂ３を径方向略中央部付近
より径方向外側に向けて放射状に周方向に等しい間隔で
備えている。これらのカッタスポーク３Ａ１，３Ａ２，
３Ａ３とカッタスポーク３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｂ３とは、
互い違いに周方向に６０度おきに配置されている。前記
カッタヘッド３の前面は前記カッタスポーク３Ａ１，３
Ａ２，３Ａ３により３つに区画されており、この３箇所
にカッタスポーク３Ａ１，３Ａ２，３Ａ３のそれぞれの
間を接続するように略扇形形状の面板３Ｃ１，３Ｃ２，
３Ｃ３が設けられている。このとき、前記カッタスポー
ク３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｂ３はこれらの面板３Ｃ１，３Ｃ
２，３Ｃ３の対称軸線上に位置し、すなわち前記カッタ
スポーク３Ａ１，３Ａ２，３Ａ３，３Ｂ１，３Ｂ２，３
Ｂ３と前記面板３Ｃ１，３Ｃ２，３Ｃ３とがカッタヘッ
ド３の前面を形成している。

【００２２】前記カッタスポーク３Ａ１，３Ａ２，３Ａ
３，３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｂ３の前方側（図１中紙面手前
側、図２中左側）には、その短手方向略中央部に径方向
内周側から外周側まで複数のカッタビット本体１９がビ
ット反転部材２０（後述の図３参照）を介して例えばボ
ルト等により着脱可能に取り付けられ、またその短手方
向両端部には径方向内周側から外周側まで複数のツール
ビット２１が設けられている。なお、前記カッタスポー
ク３Ｂ３については、前記ツールビット２１のみが設け
られている（詳細は後述）。

【００２３】前記面板３Ｃ１，３Ｃ２，３Ｃ３と前記カ
ッタスポーク３Ａ１，３Ａ２，３Ａ３，３Ｂ１，３Ｂ
２，３Ｂ３との間には、土砂取り込み用のスリット２２
がそれぞれ設けられている。このスリット２２は、径方
向内周側において前記カッタスポーク３Ａ１，３Ａ２，
３Ａ３のそれぞれを挟むように一対ずつ周方向３箇所に
配設されたスリット２２ａ，２２ａと、径方向外周側に
おいて前記カッタスポーク３Ａ１，３Ａ２，３Ａ３，３
Ｂ１，３Ｂ２のそれぞれを挟むように一対ずつ周方向５
箇所に配設されたスリット２２ｂ，２２ｂと、径方向外
周側において前記カッタスポーク３Ｂ３を挟むように配
設された一対のスリット２２ｃ，２２ｃとにより構成さ
れている。これらのスリット２２ａ，２２ｂ，２２ｃを
介して、前記カッタビット本体１９及びツールビット２
１により掘削された土砂が前記掘削室Ｐに取り込まれる
ようになっている。なお、前記カッタスポーク３Ａ１，
３Ａ２，３Ａ３の両側に配設される前記スリット２２ａ
とスリット２２ｂとは、カッタヘッド３の内周面３ａに
接続された前記支持部材６によって径方向略中央部付近
で隔たれるようになっている（図１参照）。また、この
支持部材６は前記各カッタスポーク３Ａ１，３Ａ２，３
Ａ３，３Ｂ１，３Ｂ２と干渉しない周方向位置に配設さ
れており、後述するカッタビット本体１９の交換作業に
は影響しないようになっている。

【００２４】前記掘削室Ｐ内の上部及び下部には、前記
送水管７及び排泥管８の先端側が前記シールド本体１内
側から前記隔壁２を貫通して突出しており、それぞれの
先端部分には送水口７ａ及び吸込口８ａが開口して設け
られている。また、送水管７及び排泥管８の後端側は、
前記後胴１Ｂからさらに後方（すなわちシールド掘進機
外）へと延設されており、送水管７の後端は所定箇所に
設けた送水ポンプ（図示せず）に、排泥管８の後端は所
定箇所に設けた排泥ポンプ（図示せず）に接続されてい
る。すなわち、前記送水ポンプの吐き出し力によって送
水管７及び送水口７ａを介して掘削室Ｐ内で攪拌される
掘削土砂に注水して泥水の状態とし、前記排泥ポンプに
よって掘進方向と反対側に搬送するようになっている。
この搬送される泥水は、最終的にトンネル坑外に設けら
れた泥水処理設備（図示せず）で所定の処理（泥水性状
調整）をされた後、前記送水ポンプによって送水管７を
介し再びシールド掘進機内へと送り込まれ、先端の前記
送水口７ａから掘削室Ｐ内へと還流されるようになって
いる。なお、２３はバイパスバルブ２３ａを備えたバイ
パス管であり、例えば掘進開始前等、掘削室Ｐ内への送
水が必要ない場合には、このバイパス管２３により送水
ポンプから送水管７を介し導かれてきた水を送水口７ａ
から掘削室Ｐ内に供給する前に排泥管８へとバイパスさ
せ、シールド本体１内で還流させるようになっている。

【００２５】また、２４は複数のテールパッキン２４ａ
を備え後胴１Ｂの最後端部に設けられたテールシール部
であり、このテールシール部２４によって、後胴１Ｂの
後端部と前記セグメントリングＳとの間がシールされ、
シールド掘進機外からシールド本体１内へ水及び土砂が
浸入するのを防止するようになっている。

【００２６】前記エレクタ装置９は、後胴１Ｂの内周面
に径方向中心に向かって配置され後胴１Ｂに装備された
旋回用モータ（図示せず）により回転駆動される複数の
ガイドローラ（図示せず）と、これらガイドローラによ
り外周から支持され回転するガイドローラに転動するこ
とによって回転するエレクタリング２５と、このエレク
タリング２５から後方側に向けて突出した左・右（図１
中左右方向、図２中紙面直交方向）１対のエレクタアー
ム２６，２６と、これらエレクタアーム２６，２６に設
けられた押付ジャッキ２７，２７によって前記エレクタ
リング２５の径方向に摺動させられる吊りビーム２８
と、この吊りビーム２８に設けられ前記エレクタアーム
２６，２６をそれぞれ貫通する左・右１対のガイドロッ
ド２９，２９と、前記吊りビーム２８にスライダガイド
（図示せず）を介して支持されたスライダ３０と、前記
吊りビーム２８に装備された前後摺動ジャッキ３１と、
前記スライダ３０に設けられ前後摺動ジャッキ３１によ
り前記エレクタリング２５の軸線方向（図１中紙面直交
方向、図２中左右方向）に摺動させられるセグメント把
持部３２とを有する。

【００２７】上記構造により、エレクタ装置９は、前記
セグメントリングＳの分割ピースを構成するセグメント
ｓを１つずつ吊り上げ、所定の組立位置に搬送するよう
になっている。そして、このように所定の組立位置に搬
送されたセグメントｓを軸線方向に隣接する既設セグメ
ントリングＳ及び周方向に隣接する既設セグメントｓに
順次ボルト締結して新たなセグメントリングＳを組み立
てるようになっている。

【００２８】なお、３３は前記カッタヘッド３の外周部
分の周方向例えば２箇所に設けられた公知のコピーカッ
タであり、トンネルのカーブ部分を施工する時には、こ
のコピーカッタ３３をカッタヘッド３の外径から突出さ
せてカーブ内側側面の地山をシールド本体１の外径より
も大きな径で所定距離余掘りすることにより、シールド
掘進機の通過する通路を確保するようになっている。

【００２９】以上のような基本構成のシールド掘進機に
おいて、本実施の形態の最も大きな特徴は、掘削室Ｐを
シールド本体外部より隔絶することで、この掘削室Ｐ内
よりカッタビット３ｂを交換できるようにしたことであ
る。以下、この詳細について説明する。

【００３０】前述の図１及び図２において、３４は閉塞
板であり、前記スリット２２のうち径方向内周側に設け
られるスリット２２ａ封止用の閉塞板３４ａと、前記径
方向外周側に設けられるスリット２２ｂ封止用の閉塞板
３４ｂとを備えている。これらの閉塞板３４ａ，３４ｂ
は、スリット２２ａ，２２ｂの開口面積よりも若干大き
な面積をそれぞれ有しており、前記カッタヘッド内周面
３ａと当接する側の縁部にはその全周に渡って例えばパ
ッキン３４ａ１，３４ｂ１（図１参照）を備えている。
また、これらの閉塞板３４ａ，３４ｂは、それぞれが前
記隔壁２に固定された複数のジャッキ３５ａ，３５ｂに
より前後方向（図１中紙面直交方向、図２中左右方向）
に駆動される押付型閉塞板であり、前記カッタヘッド内
周面３ａに押し付けられることで前記パッキン３４ａ
１，３４ｂ１が前記内周面３ａに当接し、これによりス
リット２２ａ，２２ｂが封止されるようになっている。
なお、シールド掘進機の掘進時には、ジャッキ３５ａ，
３５ｂが縮短して前記閉塞板３４ａ，３４ｂは隔壁２側
に近接した状態（図２中実線で示す状態）で保持される
ようになっている。

【００３１】ところで、隔壁２の下部にはアジテータ３
６や前記吸込口８ａ等が設けられ、上記閉塞板３４ａ，
３４ｂ及びジャッキ３５ａ，３５ｂを設けるスペースを
確保するのが難しい。そこで本実施の形態では、カッタ
ヘッド下方に位置する（カッタスポーク３Ｂ３の両側に
設けられた）スリット２２ｃを封止する閉塞板及びジャ
ッキについては、カッタヘッド３側に設けている。３４
ｃはこのスリット２２ｃ封止用の閉塞板である。この閉
塞板３４ｃは、前記閉塞板３４ａ，３４ｂと同様にスリ
ット２２ｃの開口面積よりも若干大きな面積を有し、そ
の前方側の縁部には全周に渡って例えばパッキン（図示
せず）を備えている。また、この閉塞板３４ｃは、カッ
タヘッド３内（前記面板３Ｃ３と内周面３ａとの間）に
設けられたジャッキ３７により面板３Ｃ３の面方向に摺
動されるスライド型閉塞板であり、前記ジャッキ３７が
伸長しこの閉塞板３４ｃがスリット２２ｃを覆うと前記
パッキンが面板３Ｃ３の内周面３Ｃ３ａ（図２参照）に
当接し、これによりスリット２２ｃが封止されるように
なっている。このような構造とすることで、上記したよ
うに隔壁２側に設置スペースを充分とることができない
シールド本体周方向下部の位置においても、確実にスリ
ット２２ｃを封止することができるようになっている。
なお、シールド掘進機の掘進時には、ジャッキ３７が縮
短して前記閉塞板３４ｃはカッタヘッド３内に収納され
るようになっている（図１中破線で示す状態）。

【００３２】３８は前記シールドフード部１Ａａの内径
よりわずかに小さい外径を有する円筒状のシール材であ
り、例えばゴム等により構成されている。このシール材
３８は、前記隔壁２の外周部に周方向複数箇所に固定さ
れたジャッキ３９によりフード部１Ａａ内を前後方向に
摺動するようになっている。これにより、前記複数のジ
ャッキ３９が伸長すると、前記シール材３８が前記カッ
タヘッド２の外周部とフード部１Ａａの外周部との隙間
を内側から封止するようになっている。

【００３３】前記カッタスポーク３Ａ１，３Ａ２，３Ａ
３，３Ｂ１，３Ｂ２には、前述したように複数のカッタ
ビット本体１９がビット反転部材２０を介して取り付け
られている。図３及び図４はこのビット反転部材２０の
詳細構造を表した図であり、図３は図１中III−III断面
におけるビット反転部材２０の横断面図、図４は図３中
IV−IV断面におけるビット反転部材２０の縦断面図であ
る。

【００３４】これらの図３及び図４において、４０はビ
ット固定部材であり、カッタビット本体１９の後方側
（図３及び図４中右側）に複数のボルト４１により取り
付けられている。４２はカッタスポーク３Ｂ１の内周面
（後方側の面）３Ｂ１ａにその径方向内周側から外周側
まで設けられたビット交換用の開口であり、前記ビット
固定部材４０を取り付けられたカッタビット本体１９が
この開口４２を介してカッタスポーク３Ｂ１内に設けら
れたビット反転部材２０に差し込まれるようになってい
る。このとき、カッタスポーク３Ｂ１内に設けられた取
り付け具３Ｂ１ｂと前記ビット固定部材４０のつば部４
０ａとが例えばボルト（図示せず）により締結され、こ
れによりカッタビット本体１９はカッタスポーク３Ｂ１
に対して固定されるようになっている。

【００３５】また、前記ビット固定部材４０の両側面に
はガイド溝４０ｂ（図４参照）が設けられ、前記カッタ
ビット本体１９の両側面には係止溝１９ａ（図４参照）
が設けられ、カッタビット本体１９にビット固定部材４
０が取り付けられる際にはこれらのガイド溝４０ｂと係
止溝１９ａとが接続されるようになっている。このガイ
ド溝４０ｂに後述のビット反転部材回転部２０ａ内に設
けられた凸部２０ａ１が係合してその溝内を摺動するこ
とにより、カッタビット本体１９をビット反転部材２０
に収納する（詳細は後述）際のカッタビット本体１９の
スライド方向をガイドするようになっている。またこの
とき、前記凸部２０ａ１が前記係止溝１９ａに突き当た
ることでカッタビット本体１９のスライド動作が停止さ
れ、カッタビット本体１９のビット反転部材２０内にお
ける収納位置が決められるようになっている。

【００３６】前記ビット反転部材２０は、カッタビット
本体１９挿通用の貫通孔２０ａ２が設けられた円柱状の
回転部２０ａと、この回転部２０ａを支持する軸２０ｂ
（図４参照）と、この軸２０ｂに固定されたハンドル部
２０ｃとを備えている。前記回転部２０ａは、カッタス
ポーク３Ｂ１内に設けられた支持部材３Ｂ１ｃにより、
この支持部材３Ｂ１ｃと水密性を保持しつつ前記軸２０
ｂ周りに回転可能に支持されている。また、前記ハンド
ル部２０ｃには周方向複数箇所に挿込孔２０ｃ１が設け
られており、適宜の冶具を差し込めるようになってい
る。

【００３７】このように、ビット反転部材２０の前記回
転部２０ａはカッタスポーク３Ｂ１内において前・後方
側（言い換えれば切羽側・隔壁側）に反転可能な構造と
なっている。なお、前述のカッタスポーク３Ｂ３につい
ては、前記スリット２２ｃ，２２ｃを封止する際にその
両側の閉塞板３４ｃ，３４ｃが両側方側（図１中左右
側）からくい込むようにしてカッタスポーク３Ｂ３に押
し当てられるようになっているため、このカッタスポー
ク３Ｂ３内にはビット反転部材２０を設けていない。こ
のため、カッタスポーク３Ｂ３には前記ツールビット２
１のみを設けるようになっている。

【００３８】以上において、フード部１Ａａは特許請求
の範囲各項記載のシールドフードを構成する。また、ビ
ット反転部材２０は複数のカッタスポークに設けられ切
羽側と隔壁側との間で反転可能な機構を構成し、このビ
ット反転部材２０とカッタビット本体１９とがカッタビ
ットを構成する。また、閉塞板３４ａ，３４ｂ，３４ｃ
と、ジャッキ３５ａ，３５ｂ，３７とが、複数のスリッ
トを覆い封止する複数のスリット封止手段を構成し、シ
ール材３８とジャッキ３９とが、カッタヘッドとシール
ド本体との間隙を封止するシールド封止手段を構成す
る。

【００３９】次に、上記構成の本発明のシールド掘進機
の実施の形態の動作及び作用を以下に説明する。カッタ
ビット本体１９の交換を行う際には、シールド掘進機の
掘進を停止した状態で、まず閉塞板３４ａ，３４ｂの周
方向位置をスリット２２ａ，２２ｂの周方向位置に合わ
せるために、図１に示すようにカッタヘッド３Ａ１，３
Ｂ３がシールド掘進機の掘進方向に対して垂直上・下方
向となるような周方向位置にカッタヘッド３を合わせ
る。このとき、必要に応じて掘削室Ｐ内の泥水を排泥管
８により吸込み排出する。

【００４０】次に、隔壁２の径方向外周側に配設した閉
塞板３４ｂを、それぞれに対応したジャッキ３５ｂを伸
長させることで、カッタヘッド３の内周面３ａに押し付
ける（図１及び図２中に２点鎖線で示す状態）。これに
より、カッタヘッド３の径方向外周側において周方向５
箇所に一対ずつ計１０箇所設けられたスリット２２ｂが
全て封止される。同時に、隔壁２の径方向内周側に配設
した閉塞板３４ａを、それぞれに対応したジャッキ３５
ａを伸長させることで、カッタヘッド内周面３ａに押し
付ける（図１及び図２中に２点鎖線で示す状態）。これ
により、カッタヘッド３の径方向内周側において周方向
３箇所に一対ずつ計６箇所設けられたスリット２２ａが
全て封止される。

【００４１】続けて、カッタスポーク３Ｂ３の両側に配
設した閉塞板３４ｃをジャッキ３７を伸長させることで
それぞれスライドさせ、スリット２２ｃを封止する（図
１中に２点鎖線で示す状態）。これにより、カッタヘッ
ド３に設けられた複数のスリット２２ａ，２２ｂ，２２
ｃを閉塞板３４ａ，３４ｂ，３４ｃにより全て封止する
ことができる。

【００４２】次に、隔壁の外周側の周方向複数箇所に設
けたジャッキ３９を同時に伸長させ、シール材３８をフ
ード部１Ａａ内周面と摺接させつつ前方に摺動させる。
これにより、カッタヘッド２の外周部とフード部１Ａａ
の外周部との間隙を内側から封止することができる。

【００４３】以上のようにして、掘削室Ｐの前方側のス
リット２２及び周方向外周側の間隙を封止することによ
り、掘削室Ｐを外部の切羽等の地山より隔絶することが
できる。これにより、外部からの土砂・水の浸入を防ぐ
ことができ、掘削室Ｐ内を作業者が安全に出入りできる
作業エリアとすることができる。なお、上記においては
スリット２２ｂ，２２ａ，２２ｃ、カッタヘッド２とフ
ード部１Ａａとの間隙の順番で封止したが、封止する順
番を入れ替えても構わない。

【００４４】このようにして掘削室Ｐ内に安全に出入り
できるようになった後に、作業者が掘削室Ｐ内に入り、
掘削室Ｐ側から各カッタスポーク３Ａ１，３Ａ２，３Ａ
３，３Ｂ１，３Ｂ２に設けられたカッタビット本体１９
の交換作業を行う。以下、カッタスポーク３Ｂ１を例に
とって交換手順を説明する。前述した図３及び図４に示
した状態から、カッタスポーク内周面３Ｂ１ａに設けた
開口４２を介し、ビット固定部材４０のつば部４０ａと
カッタスポーク３Ｂ１内の取り付け具３Ｂ１ｂとを締結
しているボルト（図示せず）を緩める。その後、ビット
固定部材４０をカッタビット本体１９と共に後方側に向
けて引っ張り、前記回転部貫通孔２０ａ２内を後方側に
向けてカッタビット本体１９が係止されるまでスライド
させる。このとき、前記ビット反転部材凸部２０ａ１が
前記カッタビット係止溝１９ａに突き当たっており、こ
れによりカッタビット本体１９は前記回転部２０ａ内の
収納位置に位置決めされる。

【００４５】次に、ボルト４１を緩めてビット固定部材
４０をカッタヘッド１９から離脱させる。図５はこのと
きのビット反転部材２０の詳細構造を表した横断面図で
あり、図６は図５中VI−VI断面におけるビット反転部材
２０の縦断面図である。これらの図５及び図６に示すよ
うに、固定部材４０を外すことでカッタビット本体１９
は完全に回転部２０ａ内に収納される。なお、特に図示
はしないが、後述するようにカッタビット本体１９をこ
の回転部２０ａから引き抜いた際にこの回転部２０ａの
貫通孔２０ａ２を介して外部から土砂や水等が流入しな
いように、この時点で掘削室Ｐ側から貫通孔２０ａ２を
蓋等により塞ぐ。

【００４６】このようにしてカッタビット本体１９を回
転部２０ａ内に収納した後、適宜の冶具４３を前記ハン
ドル部２０ｃに設けた挿込孔２０ｃ１に挿し込み、この
冶具４３を回すことで回転部２０ａをカッタビット本体
１９と共に前記軸２０ｂ回りに回転させる。図７はこの
ときのビット反転部材２０の詳細構造を表した横断面図
であり、図８は図７中VIII−VIII断面におけるビット反
転部材２０の縦断面図である。この図７に示すように、
作業者は前記冶具４３をア方向に開口４２の一端から他
端まで回し、その後冶具４３をハンドル部挿込孔２０ｃ
１から引き抜いて、再度一端側で字具４３をハンドル部
挿込孔２０ｃ１に挿し込み、開口４２の一端から他端ま
で回す。これを繰り返すことでカッタビット本体１９を
掘削室Ｐ側に反転させたら、図７及び図８に示すように
カッタビット本体１９を回転部２０ａから引き抜く。こ
れにより、磨耗したカッタビット本体１９の離脱作業が
終了する。なお、この後、新規のカッタビット本体１９
を装着する際には、上記と逆の手順で作業を行えば足り
る。

【００４７】なお、上記カッタビット本体１９の反転作
業の際には、前述したように回転部２０ａはカッタビッ
ト支持部材３Ｂ１ｃと止水性を保ちつつ回転するので、
この反転作業に伴って切羽側から回転部２０ａとカッタ
ビット支持部材３Ｂ１ｃとの隙間を介し土砂や水等が掘
削室Ｐ内に流入することはない。また、カッタビット本
体１９を掘削室Ｐ側から取り外した後も、前述したよう
に貫通孔２０ａ２に蓋等（図示せず）を取り付けている
ので土砂や水等が流入することはない。

【００４８】以上のように、本実施の形態によれば、外
部と隔絶することで安全となった掘削室Ｐ内から各カッ
タスポーク３Ａ１，３Ａ２，３Ａ３，３Ｂ１，３Ｂ２に
配設されたカッタビット本体１９を安全且つ容易に交換
することができる。

【００４９】なお、以上においては掘削土砂に送水管等
の注水手段で注水し泥水の状態となった土砂を排泥管等
の排泥手段で排出するいわゆる泥水式シールド掘進機を
例にとって説明したが、これに限らず、掘削土砂を掘削
室内で塑性流動化させ、スクリューコンベア等の排土手
段で排出するいわゆる土圧式シールド掘進機に本発明を
適用しても構わない。これによっても本実施の形態と同
様の効果を得ることができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、スリット封止手段によ
りカッタヘッドに設けられたスリットを封止し、シール
ド封止手段によりカッタヘッドとシールド本体との間隙
を封止するので、カッタヘッドとシールド本体との間を
外部の地山より隔絶することができる。この結果、カッ
タスポークに設けられたカッタビットを隔壁側に反転さ
せることで、シールド掘進機内側から安全且つ容易にカ
ッタヘッドの交換を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシールド掘進機の実施の形態の全体構
造を表す正面図である。

【図２】本発明のシールド掘進機の実施の形態の全体構
造を表す図１中II−II断面における側断面図である。

【図３】本発明のシールド掘進機の実施の形態を構成す
るビット反転部材の詳細構造を表す図１中III−III断面
における横断面図である。

【図４】本発明のシールド掘進機の実施の形態を構成す
るビット反転部材の詳細構造を表す図３中IV−IV断面に
おける縦断面図である。

【図５】本発明のシールド掘進機の実施の形態を構成す
るビット反転部材において、カッタビットを収納した状
態を示す横断面図である。

【図６】本発明のシールド掘進機の実施の形態を構成す
るビット反転部材において、カッタビットを収納した状
態を示す図５中VI−VI断面における縦断面図である。

【図７】本発明のシールド掘進機の実施の形態を構成す
るビット反転部材において、カッタビットを反転した状
態を示す横断面図である。

【図８】本発明のシールド掘進機の実施の形態を構成す
るビット反転部材において、カッタビットを反転した状
態を示す図７中VIII−VIII断面における縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ シールド本体 １Ａａ フード部（シールドフード） ２ 隔壁 ３ カッタヘッド ３Ａ１ カッタスポーク ３Ａ２ カッタスポーク ３Ａ３ カッタスポーク ３Ｂ１ カッタスポーク ３Ｂ２ カッタスポーク ３Ｂ３ カッタスポーク ３Ｃ１ 面板 ３Ｃ２ 面板 ３Ｃ３ 面板 １９ カッタビット本体（カッタビット） ２０ ビット反転部材（反転可能な機構；カッ
タビット） ２２ａ スリット ２２ｂ スリット ２２ｃ スリット ３４ａ 閉塞板（スリット封止手段） ３４ｂ 閉塞板（スリット封止手段） ３４ｃ 閉塞板（スリット封止手段） ３５ａ ジャッキ（スリット封止手段） ３５ｂ ジャッキ（スリット封止手段） ３７ ジャッキ（スリット封止手段） ３８ シール材（シールド封止手段） ３９ ジャッキ（シールド封止手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 大作 東京都千代田区富士見二丁目10番26号 前 田建設工業株式会社内 (72)発明者 清水 剛 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 土屋 清 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 吉田 竹志 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Ｆターム(参考） 2D054 AC04 AC05 BA04 BB05 BB07 FA08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネルの掘削を行うシールド掘進機にお
   いて、 シールド本体と、 このシールド本体の前方に設けられ、複数のカッタスポ
   ーク及び面板を有するカッタヘッドと、 これら複数のカッタスポークに設けられ、切羽側と隔壁
   側との間で反転可能な機構を有するカッタビットと、 前記カッタスポークと前記面板との間に設けられた複数
   の土砂取り込み用のスリットと、 前記複数のスリットを覆い、封止する複数のスリット封
   止手段と、 前記カッタヘッドと前記シールド本体との間隙を封止す
   るシールド封止手段とを備えたことを特徴とするシール
   ド掘進機。
2. 【請求項２】請求項１記載のシールド掘進機において、
   前記カッタヘッドの下部に位置するスリットを封止する
   スリット封止手段は、前記スリットを閉鎖する閉塞板
   と、この閉塞板を前記カッタヘッドの面方向にスライド
   駆動させるジャッキとからなることを特徴とするシール
   ド掘進機。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載のシールド掘進機にお
   いて、前記シールド封止手段は、シールドフード内に設
   けられた円筒状のシール材と、このシール材をシールド
   掘進機の前方側へ駆動させるジャッキとからなることを
   特徴とするシールド掘進機。