JPH0759878B2 - 横坑築造装置 - Google Patents

横坑築造装置

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JPH0759878B2
JPH0759878B2 JP16509491A JP16509491A JPH0759878B2 JP H0759878 B2 JPH0759878 B2 JP H0759878B2 JP 16509491 A JP16509491 A JP 16509491A JP 16509491 A JP16509491 A JP 16509491A JP H0759878 B2 JPH0759878 B2 JP H0759878B2
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博美 萩本
豊 加島
紀夫 近藤
正己 井上
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大豊建設株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は任意形状の切削断面の横
坑を築造し得る横坑築造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば矩形断面を掘削する方法と
しては、矩形断面の筒体を作り、人力で地山を掘削し横
坑を築造する手段や、矩形断面の筒体内に掘進方向と平
行に掘削具の回転軸を持ち、掘削具を単体あるいは複数
備えた装置で横坑を築造する手段がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の人力で
掘削する手段では、地下水の豊富な土質の場合、補助工
法(圧気、地盤改良)の併用が必要で、工費が高く、危
険も大きいという欠点がある。一方、後者の掘削装置で
は掘削具による切削断面は円形になり、矩形断面の隅等
は未掘削部分として残り、硬い地山では掘進できない。
また未掘削部分を少なくしようとすると回転掘削機構が
複雑になる等の欠点がある。
【0004】この発明は、斯かる課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、未掘削部分
を残すことなく、主として矩形断面全体を効率的に掘削
することができる横坑築造装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、掘削断面が横長のほぼ長方形状をなす
体(1)と、この筒体(1)内に設けられ、かつ掘進方
向に対し中央部から両側に向かってそれぞれ略水平方向
に延び、ある角度を持って後退する回転軸(a’’)を
中心に回転する切削具(2)とを備えてなることを特徴
とする。
【0006】また、掘削断面が横長のほぼ長方形状をな
筒体(1)と、この筒体(1)内に設けられ、かつ掘
進方向に対し略直角方向をなす向きに回転可能に配設さ
れた切削具(2)とを備え、この切削臭(2)の切削部
材は、掘進方向に対し略直角方向をなして配された回転
ドラム(4)と、この外周上に設けられ、かつ外周部に
切削ビット(6)が設けられたリボン状スクリュー羽根
を有することを特徴とする。
【0007】切削具(2)の切削部材は、掘進方向に対
し略直角方向をなして配された回転ドラム(4)と、そ
の外周上に設けられ、かつ外周部に切削ビット(6)が
設けられていると共に、前記回転ドラム(4)の軸方向
に突設された練混ぜ翼を有する切欠きスクリュー羽根と
を備えている。
【0008】前記切欠きスクリュー羽根を有する回転ド
ラム(4)は左右に2分割された構造となっている。
【0009】更に、掘削断面が横長のほぼ長方形状をな
筒体(1)内に設けられた、掘進方向に対し略直角方
向をなす向きに回転可能に配設された切削具(2)の切
削部材を構成する切欠きスクリュー羽根を有する回転ド
ラム(4)が上下2段に設けられ、かつ前記切欠きスク
リュー羽根の内方が接するように設けられたことを特徴
とする。
【0010】更にまた、掘削断面が横長のほぼ長方形状
をなす筒体(1)内に設けられた、掘進方向に対し略直
角方向をなす向きに回転可能に配設された切削具(2)
の切削部材を構成する切欠きスクリュー羽根を有する回
転ドラム(4)が上下2段に設けられ、かつ前記上下の
切欠きスクリュー羽根は互い違いに設けられたことを特
徴とする。
【0011】
【作用】前記構成により、本発明においては、掘削にあ
たり、切削具駆動モータ8を駆動すると回転ドラム4が
回転し、切削ビット6により地山は掘削される。このと
き掘削された土砂に対し、必要に応じ粘性付与材注入孔
10から粘性付与材を注入し、塑性流動性が得られるよ
う切削ビット支持部材19やリボン状スクリュー羽根2
0、あるいは練混ぜ翼26,30等により練り混ぜる。
同時に、シールドジャッキ15を駆動して筒体1を押圧
して土圧を発生せしめると共に、隔壁1aに取付けられ
る図示していない土圧計によりその土圧を検出し、その
土圧が一定となるよう排土用スクリューコンベヤ13の
回転数やシールドジャッキ15の速度を調節し、横坑を
構築していくものである。
【0012】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の好ましい実施例
を説明する。図1ないし図4は本発明の第1実施例を示
すもので、図中1はシールド筒の如き筒体であり、前部
に断面略半円状の隔壁1aが設けられている。この筒体
1は、掘進方向に対し水平方向に向かって略直角方向に
延びる軸aを基準に、正面から見て線対称図形となる断
面形状に形成されており、つまり、本実施例では正面か
ら見た場合、掘削断面が横長のほぼ長方形状を呈してい
る。
【0013】また、2は筒体1の前方の切羽室3に設け
られた切削具で、掘進方向に対し略直角方向をなす向き
に回転可能に配設されている。この切削具2は、回転可
能な略円筒状を呈する回転ドラム4を有し、この回転ド
ラム4の外周に放射状に突設した略棒状の切削ビット支
持部材19を介し、外端部に切削ビット6が設けられた
リボン状スクリュー羽根20を設けている。なお、回転
ドラム4は掘進方向に対し略直角方向をなす向きに回転
可能に配設され、その回転中心である回転軸は、この実
施例では前記軸aと重なっている。
【0014】しかして、前記切削具2の回転ドラム4の
中央には、例えば筒体1の側壁1bに両端がそれぞれ固
定された固定軸7が貫設され、この固定軸7の適宜の位
置に適数個の切削具駆動モータ8が取付けられ、この切
削具駆動モータ8の回転部分が回転ドラム4の内周壁に
連結され、回転ドラム4、ひいては切削具2が回転する
ように構成されている。
【0015】すなわち、切削具駆動モータ8は、固定軸
7の回りに本体自身が回転する、例えばヘグランドモー
タのような構造となっており、固定軸7に設けられた動
力伝達孔9内に設けられたエネルギー供給手段を介して
駆動モータ8に動力源が伝達される。
【0016】また、回転ドラム4の外周部には、粘性付
与材注入孔10が設けられ、この粘性付与材注入孔10
は図示しない粘性付与材供給手段に接続され、地山ない
し掘削土砂に対し粘性付与材を注入し得るように構成さ
れている。 11は隔壁1aの下方中央部に前端が連結
され、切羽室3と連通する排土装置であり、この排土装
置11は円筒状をなし、後方に向かって立上って配設さ
れたケーシング12と、このケーシング12内に回転可
能に設けられたスクリューコンベヤ13と、このスクリ
ューコンベヤ13を駆動するケーシング12の後端に取
付けられた駆動モータ14とにて構成されている。
【0017】15はシールド機本体推進用のシールドジ
ャッキ、16はその後方に設けられた反力受け、17は
筒体後部に設けられたテールシール、18はシールド機
本体の推進に伴って横坑を築造すべく順次組立てられた
セグメントである。
【0018】掘削にあたっては、切削具駆動モータ8を
駆動すると回転ドラム4が回転するため、切削ビット6
により地山は掘削される。この切削具2で掘削された土
砂に対し、必要に応じ粘性付与材注入孔10から粘性付
与材を注入し、塑性流動性が得られるよう切削ビット支
持部材19とリボン状スクリュー羽根20により練り混
ぜる。同時に、シールドジャッキ15を駆動して筒体1
を押圧して土圧を発生せしめると共に、隔壁1aに取付
けられる図示していない土圧計によりその土圧を検出
し、その土圧が一定となるよう排土用スクリューコンベ
ヤ13の回転数やシールドジャッキ15の速度を調節
し、横坑を構築していくものである。
【0019】図5ないし図10は本発明の第2実施例を
示す。この実施例は矩形断面を掘削するためのもので、
切削具は主切削具2Aと中央切削具24とにてなり、か
つ主切削具2Aは、左右に2分割された切欠きスクリュ
ーコンベヤ構成となっている。また、その中央部には、
掘進方向に向かって延びるセンターシャフト21を回転
軸とし、その先端部にカッタービット22が設けられた
十字状のカッタースポーク23を有する中央切削具24
が設けられている。
【0020】すなわち、各回転ドラム4A,4Bの外周
上に、切欠きスクリュー羽根25A,25Bを螺旋状に
配置して切欠きスクリューコンベヤを構成し、かつ切欠
きスクリュー羽根25A,25Bの外周部に切削ビット
6がそれぞれ設けられている。この場合、螺旋状の各切
欠きスクリュー羽根25A,25Bの傾きは、下方中央
部に設けられた排土装置11へ掘削土砂を導くように設
けられている。また、各切欠きスクリュー羽根25A,
25Bには、回転ドラム4A,4Bの軸方向に沿って延
びる混練ぜ翼26がそれぞれ設けられており、切欠きス
クリューコンベヤによる混練ぜ効果をより高めている。
【0021】なお、この実施例では、シールド機の中心
部分に切欠きスクリューコンベヤの駆動部分を設け、切
欠きスクリュー駆動用モータ27のモータ軸に設けられ
たギヤと噛合する各回転ドラム4A,4Bの内側外周部
に設けられた旋回ギヤ28を介して切欠きスクリュー羽
根25A,25Bを有する回転ドラム4A,4Bを回転
させるため、この切欠きスクリュー羽根25A,25B
を有する回転ドラム4A,4Bは左右に中央部で別れて
おり、中央側の支持部材40内に設けられたそれぞれ個
別の切欠きスクリュー駆動用モータ27によって駆動さ
れるように構成されている。
【0022】したがって、シールド機中央部分の掘削が
できないため、切欠きスクリューコンベヤより前方に突
出するフィッシュテール状の中央ビット29、カッター
ビット22、カッタースポーク23、カッタースポーク
23の後方に設けられた混練ぜ翼30等から成る中央切
削具24を設け、中央部未掘削部分をカバーして、矩形
断面全体を掘削するように構成されている。
【0023】しかして、中央ビット29は回転軸すなわ
ちセンターシャフト21の先端部に設けられ、また、こ
の部分には、センターシャフト21中央部内にその軸方
向に沿って貫設され、かつ先端部にて開口された粘性付
与材注入孔21aが設けられている。また、センターシ
ャフト21の後端には、図示しない粘性付与材注入手段
と接続されたスイベルジョイントが設けられ、これらを
介し必要に応じ粘性付与材を注入するようになってい
る。
【0024】更に、筒体1内には適宜支持部材1cが設
けられ、この支持部材1cに設けられたセンターシャフ
ト支持部材31によって前記センターシャフト21が回
動自在に支持されている。すなわち、センターシャフト
21の後方には、駆動モータ32のモータ軸に取付けら
れたピニオン33と噛合する減速歯車34が設けられ、
駆動モータ32の回転力が伝達されセンターシャフト2
1、ひいては中央切削具24が回転するものである。
【0025】なお、この実施例では、筒体1は掘進方向
に対し略直角方向をなす軸a(回転ドラム4A,4Bの
回転軸と共通)を基準に線対称図形となる形状に形成さ
れている。また、主切削具2Aの各回転ドラム4A,4
Bは掘進方向に対し略直角方向をなす回転軸を中心に回
転するものである。
【0026】その他、図中35はエレクター、36は各
回転ドラム4A,4Bの外端部の凹部内に設けられかつ
各回転ドラム4A,4Bを回動自在に支持する支持部材
で、筒体1の側部の内壁中央部に突設されている。ま
た、37は支持部材36の外周と各回転ドラム4A,4
Bの支持部との間に設けられたシール、38はベアリン
グである。39はシールド機中央部に設けられ、各回転
ドラム4A,4Bの内端部を支持する支持部40の外周
に設けられたシールである。他の構成は前述の第1実施
例と同様である。
【0027】掘削された土砂は、粘性付与材注入孔1
0,21aから粘性付与材を注入し塑性流動性が得られ
るよう、切欠きスクリューコンベヤ、および混練ぜ翼2
6により練り混ぜられ、切羽部分に加圧充満させ、図示
していない土圧計により土圧を計測し、その土圧が一定
となるように排土装置11の回転数、シールドジャッキ
15の速度を調節して横坑を築造するものである。
【0028】図11ないし図14は、本発明の第3実施
例を示すもので、この実施例では、第2実施例における
それぞれ回転可能な切欠きスクリューコンベヤを上下2
段に互いに接するように配置した点に主たる特徴を有し
ている。この場合、筒体1もそれに伴なってやや縦長に
なるため、カッタースポーク23の長さもそれに対応し
て大きく形成されている。また、隔壁1aも上下2段の
切欠きスクリュー羽根25A,25C,25B,25D
と対応して断面半円状の2段形状となっている。
【0029】なお、本機の場合、中心部の切欠きスクリ
ュー駆動部分も隔壁となり左右に完全に分離してしまう
ため、左右の切羽室中央下部に混練ぜ切欠きスクリュー
コンベヤ41をそれぞれ設け、左右の掘削土砂を中央に
集め排土装置11によって掘削土砂を排土するようにし
ている。しかし、左,右が完全に分離しているため、そ
れぞれの部分に排土用のスクリューコンベアを設け、別
々に排土する事も可能である。
【0030】なお、図11において、aは掘進方向に対
し中央部において略直角方向に伸び、かつ線対称となる
図形の断面形状をなす筒体1の基準の軸であり、a′は
掘進方向に対し略直角方向をなす主切削具2Aの回転軸
である。
【0031】図15ないし図19は本発明の第4実施例
を示すもので、この実施例では上下2本の切欠きスクリ
ューコンベヤの切欠きスクリュー羽根を互い違いに、か
つ内側部分が重なるように設け、かつ切欠きスクリュー
羽根に設けた混練ぜ翼26と相俟って、より効果的に掘
削土砂の練り混ぜが行えるようにした点に特徴を有して
いる。他の構成は前述の第3実施例と同様である。
【0032】図21は本発明の第5実施例を示すもの
で、この実施例では、装置が掘進方向に対し正面から見
た場合略直角方向をなす軸を基準に線対称図形となる筒
体1と、この筒体1内に設けられ、かつ前記掘進方向に
対し中央部から両側に向かってそれぞれ略水平方向に延
び、かつある角度を持って後退する回転軸a″を中心に
回転する切削具とを備えて成る点に特徴を有している。
【0033】この場合、筒体1の上面および下面等の先
端部は回転軸a″と対称し、くの字状に形成すると好適
である。また、隔壁1aも対応して中央部からある角度
を持って後退して設けられている。なお、この実施例は
回転軸a″がある角度で後退し、よって切削具を構成す
る左右の回転ドラム4A,4Bがある角度で斜目後方に
傾斜して配設され、これに対応して筒体1の前方部が形
成されている点を除けば、第2実施例と実質的に同様に
構成されているため、主要部分には同一符号を付し詳細
な説明は省略する。
【0034】以上のように、任意の断面を切削可能な切
削具の切削部材としては第1実施例に示すように、回転
ドラムに切削ビットを有する切削ビット支持部材または
切削用リボン状スクリュー羽根を設けたものでも良い
し、より縦長の矩形の断面を得たい場合には、第2,第
3実施例に示すように上下2段の切欠きスクリューコン
ベヤ構成のものを用いても良い。更に、掘削土砂の性状
によって十分な練り混ぜを必要とする場合には、第5実
施例に示すように上下の切欠きスクリューコンベヤの羽
根を互い違いに配したものを用いても良く、状況に応じ
適宜選択される。
【0035】なお、上記各実施例ではシールド工法につ
いて説明したが岩盤掘削等セグメントを用いない掘削に
も適用し得ることは勿論である。
【0036】
【発明の効果】叙述のように本発明によれば、練混ぜ翼
等により掘削土砂の練り混ぜを行い、未掘削部分を残す
ことなく、主として矩形断面全体を効率的に掘削するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の正面図である。
【図2】第1実施例の側面図である。
【図3】第1実施例の切削具の回転機構を示す説明図で
ある。
【図4】第1実施例の側断面図である。
【図5】第2実施例の平面図である。
【図6】第2実施例の正面図である。
【図7】第2実施例の第6図のA−A線断面図である。
【図8】第2実施例の第6図のB−B線断面図である。
【図9】第2実施例の第6図のC−C線断面図である。
【図10】第2実施例の第7図のD−D線断面図であ
る。
【図11】第3実施例の正面図である。
【図12】第3実施例の図11中のA−A線断面図であ
る。
【図13】第3実施例の図11中のB−B線断面図であ
る。
【図14】第3実施例の図11中のC−C線断面図であ
る。
【図15】第4実施例の正面図である。
【図16】第4実施例の図15中のA−A線断面図であ
る。
【図17】第4実施例の図15中のB−B線断面図であ
る。
【図18】第4実施例の図15中のC−C線断面図であ
る。
【図19】第4実施例の回転機構を示す断面説明図であ
る。
【図20】第4実施例の図19中のD−D線断面図であ
る。
【図21】第5実施例の水平断面図である。
【符号説明】
1 筒体 2 切削具 3 切羽室 4 回転ドラム 6 切削ビット 7 固定軸 8 切削具駆動モータ 10 粘性付与材注入孔 11 排土装置 19 リボンスクリュー支持部材 20 リボン状スクリュー羽根
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 正己 東京都中央区新川一丁目24番4号 大豊建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−146433(JP,A) 特開 昭53−118833(JP,A) 実開 昭59−47792(JP,U) 実開 昭58−103286(JP,U)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 掘削断面が横長のほぼ長方形状をなす
    体(1)と、この筒体(1)内に設けられ、かつ掘進方
    向に対し中央部から両側に向かってそれぞれ略水平方向
    に延び、ある角度を持って後退する回転軸(a’’)を
    中心に回転する切削具(2)とを備えてなることを特徴
    とした横坑築造装置。
  2. 【請求項2】 掘削断面が横長のほぼ長方形状をなす
    体(1)と、この筒体(1)内に設けられ、かつ掘進方
    向に対し略直角方向をなす向きに回転可能に配設された
    切削具(2)とを備え、この切削具(2)の切削部材
    は、掘進方向に対し略直角方向をなして配された回転ド
    ラム(4)と、この外周上に設けられ、かつ外周部に切
    削ビット(6)が設けられたリボン状スクリュー羽根を
    有する横坑築造装置。
  3. 【請求項3】 切削具(2)の切削部材は、掘進方向に
    対し略直角方向をなして配された回転ドラム(4)と、
    その外周上に設けられ、かつ外周部に切削ビット(6)
    が設けられていると共に、前記回転ドラム(4)の軸方
    向に突設された練混ぜ翼を有する切欠きスクリュー羽根
    とを備える請求項2記載の横坑築造装置。
  4. 【請求項4】 切欠きスクリュー羽根を有する回転ドラ
    ム(4)は左右に2分割されてなる請求項3記載の横坑
    築造装置。
  5. 【請求項5】 掘削断面が横長のほぼ長方形状をなす
    体(1)内に設けられた、掘進方向に対し略直角方向を
    なす向きに回転可能に配設された切削具(2)の切削部
    材を構成する切欠きスクリュー羽根を有する回転ドラム
    (4)が上下2段に設けられ、かつ前記切欠きスクリュ
    ー羽根の内方が接するように設けられたことを特徴とし
    た横坑築造装置。
  6. 【請求項6】 掘削断面が横長のほぼ長方形状をなす
    体(1)内に設けられた、掘進方向に対し略直角方向を
    なす向きに回転可能に配設された切削具(2)の切削部
    材を構成する切欠きスクリュー羽根を有する回転ドラム
    (4)が上下2段に設けられ、かつ前記上下の切欠きス
    クリュー羽根は互い違いに設けられたことを特徴とした
    横坑築造装置。
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JP4839252B2 (ja) * 2007-03-28 2011-12-21 清水建設株式会社 トンネル掘削機
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CN108643927A (zh) * 2018-03-23 2018-10-12 岩土科技股份有限公司 土体穿梭机

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