JPH0369797A

JPH0369797A - 台形孔掘削方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0369797A
Application number: JP20503989A
Authority: JP
Inventors: Tomomi Yamada; 山田　知海; Koji Tada; 幸司多田; Toru Taniguchi; 徹谷口; Masahiro Nakagawa; 雅弘中川; Yuji Tachikawa; 舘川　裕次; Hiroyuki Hamamura; 浜村　紘之; Taro Watanabe; 太郎渡辺
Original assignee: Tone Boring Co Ltd; Toda Corp
Current assignee: Tone Boring Co Ltd; Toda Corp
Priority date: 1989-08-07
Filing date: 1989-08-07
Publication date: 1991-03-26
Anticipated expiration: 2009-11-09
Also published as: JPH0689636B2

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、シールド掘削機の台形孔掘削方法及びその装
置に係り、特に、地盤を台形状に掘削する台形孔掘削方
法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

最近、超高層ビル間を円形断面状の大深度大断面地下ト
ンネルによってネットワーク状に連結する構想が注目さ
れている。この構想は大円形断面トンネルを構築するに
際し外周計画線上に小断面トンネルを環状に連続して設
けて円筒状の地中殻を形成し、小断面トンネルに鉄道、
道路、上下水道等インフラ施設を設け、また、地中円筒
殻内部を掘削して得られる大円形断面トンネルには上半
分にスポーツレジャー等の生活施設を設け、下半分には
地下貯水池等を設けるというものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のシールド掘削装置は地盤を円形断
面状や矩形断面状に掘削するのでシールド掘削装置で構
築した小断面トンネルを円形断面トンネルの外周に環状
に連続して円筒状の地中殻としても、小断面トンネルと
小断面トンネルとの接触面が小さいので止水性が十分で
なく、更に地中殻として十分な強度を期待することが出
来ないという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、地中
殻を形成する小断面トンネル同士の接触部の止水性を向
上し、更に地中殻としての強度の向上を図ることが出来
る台形孔掘削方法及びその装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明は、前記目的を達成する為に、シールド掘削機本
体の先端部に掘進方向と直交して設けられた回転軸を介
して所定の間隔を保って設けられている一対の円錐台形
状ドラムカッタと、一対の円錐台形状ドラムカッタの間
に偏芯して設けられたリングカッタで全体としてドラム
カッタとリングカッタとが円錐台形状をなし、回転して
地盤に台形状の孔を掘削することを特徴としている。

〔作用〕

本発明によれば、掘削エレメントを構成する一対のドラ
ムカッタの一方を他方より大きな円錐台上に形成し、こ
の一対のドラムカッタで中央部が空間となる円錐を形成
し、中央部の空間にリングカッタを、リングカッタの掘
削面がドラムカッタの掘削面と同一線上になるように配
設したので、一対のドラムカッタと一対のリングカッタ
を回転して断面が台形状の孔を掘削することが出来る。

〔実施例〕

以下添付図面に従って本発明に係る台形孔掘削方法及び
その装置について詳説する。

第１図乃至第３図に示すように、台形断面のシールド掘
削機ＩＯは、略同形の台形状のシールド枠１２．１２・
・・を有している。このシールド枠１２の先端には、同
一軸線上に台形状のシールド掘削機本体１４が配設され
ている。シールド掘削機本体１４の後部にはシールド枠
１２をシールするテールシール１６が備わっている。シ
ールド掘削機本体１４は、その後部でシールドジヤツキ
１８．１８．１８を介してシールド枠１２の先端に連設
されている。従って、シールドジヤツキ１８．１８・・
・を伸縮してシールド掘削機１０の推進やシールド掘削
機１０の推進方向の制御を行うことが出来る。

また、シールド掘削機本体１４の先端部には隔壁部１４
Ａが形成されている。この隔壁部１４Ａの前側にはギア
ケース２０が固定され、ギアケース２０の先端部には、
同軸線上に支持されているシャフト２２．２４を介して
台形上のドラムカッタ２６．２８が回転自在に支持され
ている。このドラムカッタ２６は円錐台状に形成され、
ドラムカッタ２８はドラムカッタ２６より大きな円錐台
状に形成されている。更に、シャフト３０．３０を介し
て台形状のリングカッタ３２．３２が回転自在に支持さ
れている。このリングカッタ３２．３２は、第１図、第
２図に示すように円錐台状に形成され、ドラムカッタ２
６．２８の間に配設されている。従って、第２図で示す
ようにドラムカッタ２６．２８、リングカッタ３２．３
２を組み合わせたものを全体として台形状を形成してい
る。

また、リングカッタ３２．３２とドラムカッタ２６．２
８との全周にはカッタビット３４．３４・・・が配設さ
れている。また、シールド掘削本体１４の隔壁部１４Ａ
の後側には、第１図、第３図に示すように減速′ａ３６
．３６を介して回動駆動源としての電動又は油圧モータ
３８．３８が取付けられている。

第３図は、モータ３８．３８の回転力をドラムカッタ２
６．２８及びリングカッタ３２．３２に伝達する動力伝
達機構４０について示している。

この動力伝達機構４０は、ギアケース２０内に、減速機
３６．３６の出力軸４４．４４に固着されているベベル
ギア４６．４６を有している。ベベルギア４６．４６に
は、ベベルギア４８．４８が噛み合っている。ベベルギ
ア４８．４８′はシャフト５０の両端部に固着され、シ
ャフト５０の中央部にはギア５２が固着されている。ギ
ア５２は、ギア５４．５６．５８．６０を介してギア７
０に連結されている。ギア７０はシャフト７２の中央部
に固着され、その両端部にはギア７４．７４が固着され
ている。このギア７４はギア７６を介してギア７８に連
結され、ギア７８はシャフト２２、シャフト２４に固着
されている。シャフト２２．２４はギアケース４２に回
転自在に支持されている。このシャフト２２．２４は、
ドラムカッタ２６．２８の軸線上に配置され、その端部
がドラムカッタ２６．２８に固定されている。

従って、モータ３８．３８が駆動すると、減速機３６．
３６ベベルギア４６．４６、ベベルギア４８．４８、ギ
ア５２．５４．５６．５８．６０．７０、シャフト７２
、ギア７４．７４．７６．７６．７８．７８、シャフト
２２．２４、を介してドラムカッタ２６．２８が回転す
る。

また、ギア７８はギア８０を介してギア８２に連結され
ている。このギア８２はシャフト３０の端部に固着され
、シャフト３０はギアケース４２に回転自在に支持され
ている。シャフト３０の中央部には、リングカッタ３２
が固着されている。

従って、ドラムカッタ２６．２８の回転と同時に、シャ
フト３０．３０を介してリングカッタ３２．３２が回転
する。

一方、第１図に示すように、前記隔壁部１４Ａの上部に
送水管８４が配設され、その下部に排土管８６が配設さ
れている。この排土管８６の開口部近傍には土砂の吸い
込み量を調節するプロペラ８８が取付けられている。

尚、ドラムカッタ２６．２８及びリングカッタ３２．３
２の回転部分には泥水の侵入を防ぐシール部材（図示し
ない）が設けられている。

前記の如く構成された本発明に係る台形孔掘削装置の作
用について説明する。

先ず、送水管８４から水をチャンバー９０に送ると共に
、モータ３８．３８を駆動する。これにより、ベベルギ
ア４８．４８は、減速機３６．３６、駆動軸４４．４４
、ベベルギア４６．４６を介して回転する。ベベルギア
４８．４８の回転力は、シャフト５０、ギア５２．５４
．５６．５８．６０を介してギア７０に伝達される。ギ
ア７０の回転でシャフト７２、ギア７４．７４が回転し
、ギア７４．７４の回転力はギア７６．７６、ギア７８
．７８を介してシャフト２２．２４に伝達され。従って
、ドラムカッタ２６．２８が回転する。

また、ギア７８の回転力はギア８０．８２を介してシャ
フト３０に伝達されるので、２つのリングカッタ３２．
３２はシャフト３０．３０を介して回転する。

この結果、ドラムカッタ２６．２８とリングカッタ３０
．３０とが、同一回転方向に回転する。

この場合、第２図に示すように、ドラムカッタ２６．２
８及びリングカッタ３２．３２は、全体に略台形状を懲
戒しているので、図示しない地盤をシールド枠１２の台
形断面形状と同一形状に掘削することが出来る。

掘削により生じたズリは、土砂と一緒に排土管８６から
排出される。

また、ドラムカッタ２６．２８のシャフト２２．２４と
、リングカッタ３２のシャフト３０とを支持しているギ
アケース２０は、ドラムカッタ２６．２８間に配設され
ているので、悶残しを生じることなく地盤を能率的に掘
進することが出来、更に、ギアケース２０の形状を十分
な強度が得られるように設定することが出来る。

更に、シールドジヤツキ１８はシールド掘削機本体１４
を任意の方向に制御することが出来るので掘進方向を容
易に変ることが出来、トンネル掘削装置を計画線に沿っ
て掘進させることが出来る。

前記実施例では、一対のドラムカッタ２２．２２と一対
のリングカッタ２６．２６とから成る掘削エレメント１
００をシングルで使用した場合について述べた。しかし
ながら、第４図に示すように掘削エレメント１００を３
列３段に組み合わせて比較的大きな台形状の孔を掘削す
ることも出来る。第５図は、第４図の状態に組み合わさ
れた９個の掘削エレメント１００で小断面トンネル１０
４．１０４・・・を環状に連続して設け、円形断面トン
ネル１０２の外周を補強する地中殻１０５を形成した状
態を示す。

このようにして、第５図に示すような地中殻１０５を形
成すると、小断面トンネル１０４と小断面トンネル１０
４との接触面１０４Δが小断面トンネル１０４の側面全
域で接触するので大きくなり、接触部の止水性が向上し
、更に、地中殻１０５の強度が向上する。この台形状の
小断面トンネル１０４．１０４・・・の空間に鉄道、道
路、上下水道等インフラ遊設を設け、円形断面トンネル
１０２の上半分にスポーツレジャー等の生活施設を設け
、その下半分に地下貯水池等を設けることが出来る。こ
の時、特に台形断面の上下辺に直線性が必要な場合には
、第６図に示すように、左右の１列づつを上下逆に組み
合わせて完全な台形断面を実現することも可能である。

また、第７図に示すように掘削エレメント１００を２列
２段に組み合わせて第８図に示す円形断面トンネル１０
６の外周に小断面トンネル１０８．１０８・・・連続し
て設け、地中殻１０９を形成することも出来る。更に、
第９図に示すように、掘削ニレメン）１００を１列２段
に組み合わせて使用することも出来る。第９図上の構成
部材で前記実施例と同一類似部材については同一符号を
付し説明を省略する。この様に掘削エレメント１００を
組み合わせて大きな台形断面を構成する上で、組み合わ
せるエレメント１００の数上の制約はない。

更に、掘削断面が台形に限らず、第１０図乃至第１２図
に示すような掘削断面（二点鎖線１０７で示す外形）と
することも出来る。第１０図に示すドラムカッタ１５０
は円錐体状に形成されてリングカッタ１５２は筒状に形
成され、掘削断面は全体として菱形をなす。第１１図に
示す上側のドラムカッタ１５４は半球状に形成され、下
側のドラムカッタ１５６は筒状に形成されてリングカッ
タ１５８は筒状に形成され、掘削断面は全体として馬蹄
形をなす。第１２図に示すドラムカッタ１６０は半球状
に形成されてリングカッタ１６２は筒状に形成され、掘
削断面は全体として小判形をなす。

尚、上記実施例では泥水加圧シールド工法について説明
したが、土圧系ンールドエ法、推進工法、或いは山岳ト
ンネル工法の掘削にも適用しろるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る台形孔掘削方法及び
その装置によれば、断面が台形状の孔を地盤に掘削する
ことが出来るので、台形状の孔を各々の側部を接触した
状態で連続して設けることにより円筒状の地中殻を構成
できる。従って、小断面トンネル同士の接触面が広くな
り接触部の止水性が向上し、更に地中殻の強度を向上す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る台形孔掘削装置の実施例を示す断
面図、第２図は第１図の四Ａ−Ａ矢視図、第３図は本発
明に係る台形孔掘削装置の実施例の動力伝達手段を示す
断面図、第４図は本発明に係る台形孔掘削装置の掘削エ
レメントを３列３段に組み合わせた状態を示す実施例を
示す概略正面図、第５図は第４図に示す台形孔掘削装置
で円形断面トンネルの外周に円筒状の地中殻を設けた状
態を示す概略断面図、第６図は第４図の３列の組み合わ
せを互い違いに配列した状態を示す概略正面図、第７図
は本発明に係る台形孔掘削装置の掘削エレメントを２列
２段に組み合わせた状態で円形断面トンネルの外周に円
筒状の地中殻を形成している状態を示す要部拡大図、第
８図は第７図の全体概略図、第９図は本発明に係る台形
孔掘削装置を１列２段に組み合わせた状態を示す断面図
、第１０図乃至第１２図は台形以外の掘削断面を掘削可
能な掘削装置を示す正面図である。１０・・・台形断面のシールド掘削装置、　２２．２４
・・・シャフト、　　２６．２８・・・ドラムカッタ、
８２・・・リングカッタ、０・・・動力伝達機構、４・・・送水管、６・・・排土管、０・・・掘削エレメント。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シールド掘削機本体の先端部に掘進方向と直交し
て設けられた回転軸を介して所定の間隔を保って設けら
れている一対の円錐台形状ドラムカッタと、一対の円錐
台形状ドラムカッタの間に偏芯して設けられたリングカ
ッタで全体としてドラムカッタとリングカッタとが円錐
台形状をなし、回転して地盤に台形状の孔を掘削するこ
とを特徴とする台形孔掘削方法。
（２）前記台形状の掘削孔を連続掘削して全体として円
環状の掘削孔を形成することを特徴とする請求項（１）
記載の台形孔掘削方法。
（３）掘進方向と直交する方向の回転軸を持ちシールド
掘削機本体の先端部に所定の間隔を保って同軸配置され
た一対の円錐台形状ドラムカッタ及び一対の円錐台形状
ドラムカッタの間に偏芯して配設されたリングカッタを
有し、ドラムカッタとリングカッタとで全体に円錐台形
状の掘削エレメントと、掘削エレメントのドラムカッタ
とリングカッタに回転力を伝達する動力伝達手段と、掘
削エレメントで掘削された土砂を排土する排土手段とか
ら成ることを特徴とする台形孔掘削装置。
（４）前記シールド掘削機本体に掘削エレメントを並列
多段に複数個配置して掘削断面が台形状の孔を掘削する
ことを特徴とする請求項（３）記載の台形孔掘削装置。