JPH08158794A - シールド装置 - Google Patents
シールド装置Info
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- JPH08158794A JPH08158794A JP33036494A JP33036494A JPH08158794A JP H08158794 A JPH08158794 A JP H08158794A JP 33036494 A JP33036494 A JP 33036494A JP 33036494 A JP33036494 A JP 33036494A JP H08158794 A JPH08158794 A JP H08158794A
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- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
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- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
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- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 前進方向がロータの先端に当接する地盤の性
状に影響されにくいシールド装置とすることにある。 【構成】 シールド装置は、筒状のシールド本体と、該
シールド本体にこれの軸線の周りに回転可能に支持され
たシャフトと、シールド本体より前方の領域に配置さ
れ、シャフトに回転可能に支持されたロータと、シャフ
トをこれの回転軸線の周りに回転させる駆動機構とを含
む。ロータは、ほぼ円錐形の外表面と、シールド本体の
側の部位ほどシャフトの回転軸線からシールド本体の半
径方向外方へ離れるように、ロータの先端部付近におい
てシャフトの回転軸線と交差する回転軸線とを有する。
状に影響されにくいシールド装置とすることにある。 【構成】 シールド装置は、筒状のシールド本体と、該
シールド本体にこれの軸線の周りに回転可能に支持され
たシャフトと、シールド本体より前方の領域に配置さ
れ、シャフトに回転可能に支持されたロータと、シャフ
トをこれの回転軸線の周りに回転させる駆動機構とを含
む。ロータは、ほぼ円錐形の外表面と、シールド本体の
側の部位ほどシャフトの回転軸線からシールド本体の半
径方向外方へ離れるように、ロータの先端部付近におい
てシャフトの回転軸線と交差する回転軸線とを有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、横穴、縦穴、トンネル
等を地中に構築するときに用いるシールド装置に関す
る。
等を地中に構築するときに用いるシールド装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】杭打ち機のように地盤を圧密させること
により、地盤を掘削することなくトンネル等を構築する
シールド装置の1つとして、筒状のシールド本体と、該
シールド本体にこれの軸線の周りに回転可能に支持され
かつ偏心部を有するクランク軸と、シールド本体の前方
にあってクランク軸の偏心部に回転可能に支持された、
ほぼ円錐形または截頭円錐形の外表面を有する1以上の
ロータと、クランク軸を前記軸線の周りに回転させる駆
動機構とを含むものがある(特開昭59−192193
号公報、米国特許第3,926,267号明細書)。
により、地盤を掘削することなくトンネル等を構築する
シールド装置の1つとして、筒状のシールド本体と、該
シールド本体にこれの軸線の周りに回転可能に支持され
かつ偏心部を有するクランク軸と、シールド本体の前方
にあってクランク軸の偏心部に回転可能に支持された、
ほぼ円錐形または截頭円錐形の外表面を有する1以上の
ロータと、クランク軸を前記軸線の周りに回転させる駆
動機構とを含むものがある(特開昭59−192193
号公報、米国特許第3,926,267号明細書)。
【0003】この従来のシールド装置は、クランク軸が
回転された状態で元押し機構等により前進される。ロー
タは、クランク軸の回転にともなってクランク軸の回転
軸線の周りの旋回運動(公転運動)をし、またこのとき
に外周面を地盤に当接させつつ旋回することによりクラ
ンク軸の偏心部の軸線の周りの回転運動(自転運動)を
する。これにより、従来のシールド装置は、地盤をロー
タの外表面で圧密しつつ前進されて、地中にトンネル等
の穴を形成する。
回転された状態で元押し機構等により前進される。ロー
タは、クランク軸の回転にともなってクランク軸の回転
軸線の周りの旋回運動(公転運動)をし、またこのとき
に外周面を地盤に当接させつつ旋回することによりクラ
ンク軸の偏心部の軸線の周りの回転運動(自転運動)を
する。これにより、従来のシールド装置は、地盤をロー
タの外表面で圧密しつつ前進されて、地中にトンネル等
の穴を形成する。
【0004】しかし、従来のシールド装置では、ロータ
全体がクランク軸の回転軸線の周りの旋回運動(公転運
動)をするから、シールド装置の前進方向がロータの最
先端部(すなわち円錐形の頂点に対応する部位)に当接
する地盤の性状に大きく影響され、その結果シールド装
置が大きく蛇行し、前進方向を修正する作業を頻繁に行
わなければならない。
全体がクランク軸の回転軸線の周りの旋回運動(公転運
動)をするから、シールド装置の前進方向がロータの最
先端部(すなわち円錐形の頂点に対応する部位)に当接
する地盤の性状に大きく影響され、その結果シールド装
置が大きく蛇行し、前進方向を修正する作業を頻繁に行
わなければならない。
【0005】
【解決しようとする課題】本発明の目的は、前進方向が
ロータの先端に当接する地盤の性状に影響されにくいシ
ールド装置とすることにある。
ロータの先端に当接する地盤の性状に影響されにくいシ
ールド装置とすることにある。
【0006】
【解決手段、作用、効果】本発明のシールド装置は、筒
状のシールド本体と、該シールド本体にこれの軸線の周
りに回転可能に支持されたシャフトと、シールド本体よ
り前方の領域に配置され、シャフトに回転可能に支持さ
れたロータと、シャフトをこれの回転軸線の周りに回転
させる駆動機構とを含む。ロータは、ほぼ円錐形の外表
面と、シールド本体の側の部位ほどシャフトの回転軸線
からシールド本体の半径方向外方へ離れるように、ロー
タの先端部付近においてシャフトの回転軸線と交差する
回転軸線とを有する。
状のシールド本体と、該シールド本体にこれの軸線の周
りに回転可能に支持されたシャフトと、シールド本体よ
り前方の領域に配置され、シャフトに回転可能に支持さ
れたロータと、シャフトをこれの回転軸線の周りに回転
させる駆動機構とを含む。ロータは、ほぼ円錐形の外表
面と、シールド本体の側の部位ほどシャフトの回転軸線
からシールド本体の半径方向外方へ離れるように、ロー
タの先端部付近においてシャフトの回転軸線と交差する
回転軸線とを有する。
【0007】シールド装置は、シャフトが回転された状
態で元押し装置等により前進される。ロータは、シャフ
トの回転にともなってシャフトの回転軸線の周りに旋回
運動(公転運動)をし、またこのときに外周面を地盤に
当接させつつ旋回運動をすることによりシャフトの回転
軸線に対し傾斜した回転軸線の周りの回転運動(自転運
動)をする。これにより、シールド装置は、地盤をロー
タの外表面で圧密しつつ前進されて、地中にトンネル等
の穴を形成する。
態で元押し装置等により前進される。ロータは、シャフ
トの回転にともなってシャフトの回転軸線の周りに旋回
運動(公転運動)をし、またこのときに外周面を地盤に
当接させつつ旋回運動をすることによりシャフトの回転
軸線に対し傾斜した回転軸線の周りの回転運動(自転運
動)をする。これにより、シールド装置は、地盤をロー
タの外表面で圧密しつつ前進されて、地中にトンネル等
の穴を形成する。
【0008】最先端のロータの回転軸線がシールド本体
の側の部位ほどシャフトの回転軸線からシールド本体の
半径方向外方へ離れるように、そのロータの先端部付近
においてシャフトの回転軸線と交差していると、シャフ
トの回転軸線に対するロータの回転軸線の偏心量を大き
くしても、ロータの先端部がシャフトの回転軸線の周り
に大きく回転されることがなく、しかもロータとその周
りの地盤との間のすべりがほとんどない。
の側の部位ほどシャフトの回転軸線からシールド本体の
半径方向外方へ離れるように、そのロータの先端部付近
においてシャフトの回転軸線と交差していると、シャフ
トの回転軸線に対するロータの回転軸線の偏心量を大き
くしても、ロータの先端部がシャフトの回転軸線の周り
に大きく回転されることがなく、しかもロータとその周
りの地盤との間のすべりがほとんどない。
【0009】このため、本発明によれば、ロータが、シ
ャフトの回転軸線の周りの旋回運動と、ロータ自身の回
転軸線の周りの回転運動とをするにもかかわらず、シー
ルド装置の前進方向がロータの先端に当接する地盤の性
状の影響を受けにくく、シールド装置の前進方向が安定
化する。
ャフトの回転軸線の周りの旋回運動と、ロータ自身の回
転軸線の周りの回転運動とをするにもかかわらず、シー
ルド装置の前進方向がロータの先端に当接する地盤の性
状の影響を受けにくく、シールド装置の前進方向が安定
化する。
【0010】さらに、円錐形の外表面を有するロータと
共同して外表面を形成すべく前記円錐形の外表面を有す
るロータの後方に配置された1以上の他のロータを含
み、隣り合うロータの回転軸線をシャフトの回転軸線に
関して互いに反対の側に変位させることが好ましい。こ
れにより、互いに反対方向へ変位された隣り合うローラ
により地盤の圧密が行われるから、地盤の圧密に起因し
て隣り合うローラに作用する反力が減殺し合い、その結
果シールド本体に作用する曲げモーメントが前記反力の
減少に比例して小さくなり、装置の前進方向がより安定
化し、必要な推力がより小さくなる。
共同して外表面を形成すべく前記円錐形の外表面を有す
るロータの後方に配置された1以上の他のロータを含
み、隣り合うロータの回転軸線をシャフトの回転軸線に
関して互いに反対の側に変位させることが好ましい。こ
れにより、互いに反対方向へ変位された隣り合うローラ
により地盤の圧密が行われるから、地盤の圧密に起因し
て隣り合うローラに作用する反力が減殺し合い、その結
果シールド本体に作用する曲げモーメントが前記反力の
減少に比例して小さくなり、装置の前進方向がより安定
化し、必要な推力がより小さくなる。
【0011】少なくとも前記円錐形の外表面を有するロ
ータの隣りに配置された他のロータの回転軸線を、シー
ルド本体の側の部位ほどシャフトの回転軸線からシール
ド本体の半径方向外方へ離れるように、円錐形の外表面
を有するロータの先端部付近においてシャフトの回転軸
線と交差させることが好ましい。これによっても、互い
に反対方向へ変位された隣り合うローラにより地盤の圧
密が行われるから、地盤の圧密に起因して隣り合うロー
ラに作用する反力が減殺し合い、その結果シールド本体
に作用する曲げモーメントが前記反力の減少に比例して
小さくなり、装置の前進方向がより安定化し、必要な推
力がより小さくなる。
ータの隣りに配置された他のロータの回転軸線を、シー
ルド本体の側の部位ほどシャフトの回転軸線からシール
ド本体の半径方向外方へ離れるように、円錐形の外表面
を有するロータの先端部付近においてシャフトの回転軸
線と交差させることが好ましい。これによっても、互い
に反対方向へ変位された隣り合うローラにより地盤の圧
密が行われるから、地盤の圧密に起因して隣り合うロー
ラに作用する反力が減殺し合い、その結果シールド本体
に作用する曲げモーメントが前記反力の減少に比例して
小さくなり、装置の前進方向がより安定化し、必要な推
力がより小さくなる。
【0012】シールド本体の隣りに配置されたロータの
回転軸線を、シャフトの回転軸線と平行に伸びる軸線と
することができる。
回転軸線を、シャフトの回転軸線と平行に伸びる軸線と
することができる。
【0013】円錐形の外表面を有するロータは、シャフ
トに回転可能に支持されかつ円錐形の外表面を有する主
体部と、該主体部の先端部に配置されかつ該主体部の回
転にともなってシャフトの回転軸線近傍の土砂を掘削す
るカッタ部とを含むことが好ましい。これにより、シャ
フトの回転軸線近傍の地盤が掘削されるから、シールド
本体の軸線近傍の地盤が掘削されない場合に比べ、シー
ルド本体の直進性が向上し、また必要な推力がより小さ
くなる。
トに回転可能に支持されかつ円錐形の外表面を有する主
体部と、該主体部の先端部に配置されかつ該主体部の回
転にともなってシャフトの回転軸線近傍の土砂を掘削す
るカッタ部とを含むことが好ましい。これにより、シャ
フトの回転軸線近傍の地盤が掘削されるから、シールド
本体の軸線近傍の地盤が掘削されない場合に比べ、シー
ルド本体の直進性が向上し、また必要な推力がより小さ
くなる。
【0014】さらに、シャフトの回転軸線の周りを連続
的に伸びかつシールド本体とこれの隣りに配置されたロ
ータとの間のシール作用をするメカニカルシールを含む
ことが好ましい。これにより、シールド本体の隣りのロ
ータがシールド本体に対して移動するにもかかわらず、
土砂がシールド本体とこれの隣りのロータとの間からロ
ータとシャフトとの間に入り込むことを防止することが
できる。
的に伸びかつシールド本体とこれの隣りに配置されたロ
ータとの間のシール作用をするメカニカルシールを含む
ことが好ましい。これにより、シールド本体の隣りのロ
ータがシールド本体に対して移動するにもかかわらず、
土砂がシールド本体とこれの隣りのロータとの間からロ
ータとシャフトとの間に入り込むことを防止することが
できる。
【0015】さらに、シャフトの周りを連続的に伸びか
つ隣合うロータ間のシール作用をするメカニカルシール
を含むことが好ましい。これにより、隣り合うロータが
相対的に移動するにもかかわらず、土砂が隣り合うロー
タの間からロータとシャフトとの間に入り込むことを防
止することができる。
つ隣合うロータ間のシール作用をするメカニカルシール
を含むことが好ましい。これにより、隣り合うロータが
相対的に移動するにもかかわらず、土砂が隣り合うロー
タの間からロータとシャフトとの間に入り込むことを防
止することができる。
【0016】
【実施例】図1および図2を参照するに、シールド装置
10は、軸線12を有する円筒状のシールド本体14
と、軸線12の周りに回転可能にシールド本体14に支
持されたシャフト16と、シールド本体14より前方の
領域に配置されかつシャフト16に回転可能に支持され
た円錐形のロータ18と、シャフト16を軸線12の周
りに回転させる駆動機構20とを含む。
10は、軸線12を有する円筒状のシールド本体14
と、軸線12の周りに回転可能にシールド本体14に支
持されたシャフト16と、シールド本体14より前方の
領域に配置されかつシャフト16に回転可能に支持され
た円錐形のロータ18と、シャフト16を軸線12の周
りに回転させる駆動機構20とを含む。
【0017】シールド本体14は、第1の筒状部22
と、第1の筒状部22の後端部に部分的に嵌合された第
2の筒状部24と、第1の筒状部22の前端に設けられ
た壁部26と、壁部26の後面および第1の筒状部22
の内面に連結された取付部28と、軸線12の周りに間
隔をおいて配置されかつ第1および第2の筒状部22,
24を相互に連結する油圧式の複数のジャッキ30とを
備える。
と、第1の筒状部22の後端部に部分的に嵌合された第
2の筒状部24と、第1の筒状部22の前端に設けられ
た壁部26と、壁部26の後面および第1の筒状部22
の内面に連結された取付部28と、軸線12の周りに間
隔をおいて配置されかつ第1および第2の筒状部22,
24を相互に連結する油圧式の複数のジャッキ30とを
備える。
【0018】取付部28は、筒状の主体部の前端と後端
とにフランジ部を有しており、また壁部26と共同して
シールド本体14の内部を前記前方の領域から区画す
る。各ジャッキ30は、第2の筒状部24と取付部28
とに連結されていることにより、第1および第2の筒状
部22,24を相互に連結している。第2の筒状部24
に対する第1の筒状部22の向きは、少なくとも1つの
ジャッキ30を所定の量だけ伸長または収縮させること
により、修正される。これにより、シールド装置10の
前進方向が修正される。
とにフランジ部を有しており、また壁部26と共同して
シールド本体14の内部を前記前方の領域から区画す
る。各ジャッキ30は、第2の筒状部24と取付部28
とに連結されていることにより、第1および第2の筒状
部22,24を相互に連結している。第2の筒状部24
に対する第1の筒状部22の向きは、少なくとも1つの
ジャッキ30を所定の量だけ伸長または収縮させること
により、修正される。これにより、シールド装置10の
前進方向が修正される。
【0019】シャフト16は、主軸部32と、主軸部3
2の一端に順次続く支持部34とを有しており、また支
持部34が壁部26から前方ヘ突出するように、主軸部
32において取付部28に複数の軸受36によって支持
されている。支持部34の軸線38は、ロータ18の先
端部から遠い部位ほど軸線12からシールド本体14の
半径方向外方へ離れるように、軸線12に対し角度θだ
け傾斜しており、またロータ18の先端部付近の点P0
において軸線12と交差している。
2の一端に順次続く支持部34とを有しており、また支
持部34が壁部26から前方ヘ突出するように、主軸部
32において取付部28に複数の軸受36によって支持
されている。支持部34の軸線38は、ロータ18の先
端部から遠い部位ほど軸線12からシールド本体14の
半径方向外方へ離れるように、軸線12に対し角度θだ
け傾斜しており、またロータ18の先端部付近の点P0
において軸線12と交差している。
【0020】ロータ18は、複数の軸受40により軸線
38の周りに回転可能に支持部34に支持されたほぼ円
錐形の外表面を有する主体部と、該主体部の前端部に配
置された鑿のようなカッタ部42とにより、ほぼ円錐形
の外表面を有する形状に形成されている。ロータ18の
後端部の直径は、ロータ18により形成される穴の直径
がシールド本体14の直径とほぼ同じまたはやや大きく
なる値に選択されている。カッタ部42は、その先鋭な
先端が軸線12,38の交差点P0 となりかつロータ1
8の回転にともなって軸線38の周りに回転するよう
に、ロータ18の主体部に固定されている。
38の周りに回転可能に支持部34に支持されたほぼ円
錐形の外表面を有する主体部と、該主体部の前端部に配
置された鑿のようなカッタ部42とにより、ほぼ円錐形
の外表面を有する形状に形成されている。ロータ18の
後端部の直径は、ロータ18により形成される穴の直径
がシールド本体14の直径とほぼ同じまたはやや大きく
なる値に選択されている。カッタ部42は、その先鋭な
先端が軸線12,38の交差点P0 となりかつロータ1
8の回転にともなって軸線38の周りに回転するよう
に、ロータ18の主体部に固定されている。
【0021】駆動機構20は、モータのような回転源
と、該回転源に連結された減速機とを備えた公知の装置
であり、また図示しない複数のボルトにより取付部28
の後端のフランジ部に取り付けられている。駆動機構2
0は、減速機の出力軸においてキーによりシャフト16
の主軸部32に結合されている。
と、該回転源に連結された減速機とを備えた公知の装置
であり、また図示しない複数のボルトにより取付部28
の後端のフランジ部に取り付けられている。駆動機構2
0は、減速機の出力軸においてキーによりシャフト16
の主軸部32に結合されている。
【0022】軸受36,40が配置された空間は、潤滑
油で満たされている。この潤滑油を土砂から保護するた
めに、メカニカルシール44が壁部26とロータ18と
の間に配置されており、また図示してはいないが、適宜
なシール部材が駆動機構20と取付部32との間、壁部
26と取付部32との間に配置されている。
油で満たされている。この潤滑油を土砂から保護するた
めに、メカニカルシール44が壁部26とロータ18と
の間に配置されており、また図示してはいないが、適宜
なシール部材が駆動機構20と取付部32との間、壁部
26と取付部32との間に配置されている。
【0023】メカニカルシール44は、ロータ18の後
面に取付られかつシャフト16の周りを伸びるリング4
6と、壁部26の前面に形成された凹所に配置されかつ
シャフト16の周りを伸びるリング48と、リング48
をリング46に向けて押圧する複数の圧縮コイルばね5
0とを備える。リング46,48の当接面は、リング4
6が後方に突出する球面、好ましくは軸線12,38の
交差部を中心とする球面とすることができる。ばね50
は、壁部26にシャフト16の周りに等角度間隔に形成
された凹所に配置されている。
面に取付られかつシャフト16の周りを伸びるリング4
6と、壁部26の前面に形成された凹所に配置されかつ
シャフト16の周りを伸びるリング48と、リング48
をリング46に向けて押圧する複数の圧縮コイルばね5
0とを備える。リング46,48の当接面は、リング4
6が後方に突出する球面、好ましくは軸線12,38の
交差部を中心とする球面とすることができる。ばね50
は、壁部26にシャフト16の周りに等角度間隔に形成
された凹所に配置されている。
【0024】図示の実施例は、管推進工法に用いるシー
ルド装置であることから、シールド装置10は、元押し
機構等からの推力をシールド本体14の後部に続く1以
上のパイプ52を介して受けることにより、パイプ52
とともに前進される。しかし、最先端に配置されたパイ
プ52とシールド本体14の後部との間に複数のジャッ
キを配置し、該ジャッキによりシールド装置10を前進
せてもよい。
ルド装置であることから、シールド装置10は、元押し
機構等からの推力をシールド本体14の後部に続く1以
上のパイプ52を介して受けることにより、パイプ52
とともに前進される。しかし、最先端に配置されたパイ
プ52とシールド本体14の後部との間に複数のジャッ
キを配置し、該ジャッキによりシールド装置10を前進
せてもよい。
【0025】シャフト16は、シールド装置10が推力
を受けている状態で、駆動機構20により回転される。
これにより、ロータ18は、シャフト16の回転にとも
なって軸線12の周りの旋回運動(公転運動)をし、ま
たこのときに外周面を地盤に当接させつつ旋回すること
によりシャフト16の支持部34の軸線38の周りの回
転運動(自転運動)をする。
を受けている状態で、駆動機構20により回転される。
これにより、ロータ18は、シャフト16の回転にとも
なって軸線12の周りの旋回運動(公転運動)をし、ま
たこのときに外周面を地盤に当接させつつ旋回すること
によりシャフト16の支持部34の軸線38の周りの回
転運動(自転運動)をする。
【0026】その結果、シールド装置10は、ロータ1
8がシャフト16の回転軸線である軸線12と自身の回
転軸線である軸線38との周りに回転されることによ
り、地盤をロータ18の外表面で圧密しつつ前進され、
それにより地中にトンネル等の穴を形成する。
8がシャフト16の回転軸線である軸線12と自身の回
転軸線である軸線38との周りに回転されることによ
り、地盤をロータ18の外表面で圧密しつつ前進され、
それにより地中にトンネル等の穴を形成する。
【0027】シールド装置10では、軸線38がシール
ド本体14の側の部位ほど軸線12からシールド本体1
4の半径方向外方へ離れるようにロータ18の先端部付
近の点P0 において軸線12と交差しているから、たと
えシャフト16に対するロータ18の偏心量を大きくし
ても、シールド装置10の前進時、カッタ部42の最先
端が軸線12の周りの大きな旋回運動をすることがな
く、しかもロータ18とその周りの地盤との間のすべり
がほとんどない。
ド本体14の側の部位ほど軸線12からシールド本体1
4の半径方向外方へ離れるようにロータ18の先端部付
近の点P0 において軸線12と交差しているから、たと
えシャフト16に対するロータ18の偏心量を大きくし
ても、シールド装置10の前進時、カッタ部42の最先
端が軸線12の周りの大きな旋回運動をすることがな
く、しかもロータ18とその周りの地盤との間のすべり
がほとんどない。
【0028】それゆえに、シールド装置10によれば、
ロータ18が軸線12の周りの旋回運動と、軸線38の
周りの回転運動とをするにもかかわらず、シールド装置
10の前進方向が、ロータ18のカッタ部42に当接す
る地盤の性状の影響を受けにくく、安定化する。
ロータ18が軸線12の周りの旋回運動と、軸線38の
周りの回転運動とをするにもかかわらず、シールド装置
10の前進方向が、ロータ18のカッタ部42に当接す
る地盤の性状の影響を受けにくく、安定化する。
【0029】シールド装置10が前進する間、メカニカ
ルシール44は、土砂がシールド本体14とロータ18
との間からシャフト16とロータ18との間に入り込む
ことを防止する。メカニカルシール44のリング46,
48の当接面を軸線12,38の交差点P0 を中心とす
る球面とするならば、シールド本体14に対するロータ
18の回転を妨げない。
ルシール44は、土砂がシールド本体14とロータ18
との間からシャフト16とロータ18との間に入り込む
ことを防止する。メカニカルシール44のリング46,
48の当接面を軸線12,38の交差点P0 を中心とす
る球面とするならば、シールド本体14に対するロータ
18の回転を妨げない。
【0030】図3および図4を参照するに、シールド装
置60は、ロータ18とシールド本体14との間に配置
されたロータ62を含む。シャフト16は、主軸部32
と支持部34との間にあって主軸部32と支持部34と
に一体的に続く支持部64を有する。支持部64は、軸
線12に関して軸線38と反対の側に距離eだけ変位さ
れて軸線12と平行に伸びる軸線66を有する。ロータ
62は、複数の軸受け68により支持部64に軸線66
の周りに回転可能に支持されている。
置60は、ロータ18とシールド本体14との間に配置
されたロータ62を含む。シャフト16は、主軸部32
と支持部34との間にあって主軸部32と支持部34と
に一体的に続く支持部64を有する。支持部64は、軸
線12に関して軸線38と反対の側に距離eだけ変位さ
れて軸線12と平行に伸びる軸線66を有する。ロータ
62は、複数の軸受け68により支持部64に軸線66
の周りに回転可能に支持されている。
【0031】シールド装置60は、また、メカニカルシ
ール44をロータ18,62間に配置しており、さらに
他のメカニカルシール70をロータ62とシールド本体
14との間に配置している。メカニカルシール44のリ
ング48およびばね50は、ロータ62に配置されてい
る。
ール44をロータ18,62間に配置しており、さらに
他のメカニカルシール70をロータ62とシールド本体
14との間に配置している。メカニカルシール44のリ
ング48およびばね50は、ロータ62に配置されてい
る。
【0032】メカニカルシール70は、壁部26の前面
に形成された凹所に配置されかつシャフト16の周りを
伸びるリング72と、リング72をロータ62の後面に
押圧する複数の圧縮コイルばね74とを備える。ばね7
4は、ロータ62にシャフト16の周りに等角度間隔に
形成された凹所に配置されている。リング46,48の
当接面は、リング46が後方に突出する球面、好ましく
は軸線12,38の交差点P0 を中心とする球面とする
ことができる。これに対し、ロータ62とリング72と
の当接面は、平坦面とすることができる。
に形成された凹所に配置されかつシャフト16の周りを
伸びるリング72と、リング72をロータ62の後面に
押圧する複数の圧縮コイルばね74とを備える。ばね7
4は、ロータ62にシャフト16の周りに等角度間隔に
形成された凹所に配置されている。リング46,48の
当接面は、リング46が後方に突出する球面、好ましく
は軸線12,38の交差点P0 を中心とする球面とする
ことができる。これに対し、ロータ62とリング72と
の当接面は、平坦面とすることができる。
【0033】シールド装置60の場合、ロータ18の後
端部の直径は、ロータ18により形成される穴の直径が
ロータ62の前端部により形成される穴の直径とほぼ同
じまたはやや大きくなる値に選択されている。これに対
し、ロータ62の後端部の直径は、ロータ62により形
成される穴の直径がシールド本体14の直径とほぼ同じ
またはやや大きくなる値に選択されている。
端部の直径は、ロータ18により形成される穴の直径が
ロータ62の前端部により形成される穴の直径とほぼ同
じまたはやや大きくなる値に選択されている。これに対
し、ロータ62の後端部の直径は、ロータ62により形
成される穴の直径がシールド本体14の直径とほぼ同じ
またはやや大きくなる値に選択されている。
【0034】シールド装置60が推力を受けている状態
で、シャフト16が図1に示す駆動機構20と同種の駆
動機構により回転されると、ロータ18および62は、
それぞれ、シャフト16の回転にともなって軸線12の
周りの旋回運動(公転運動)をし、またこのときに外周
面を地盤に当接させつつ旋回することによりシャフト1
6の支持部34および支持部64の軸線38および66
の周りの回転運動(自転運動)をする。その結果、シー
ルド装置60は、地盤をロータ18および62の外表面
で圧密しつつ前進されて、地中にトンネル等の穴を形成
する。
で、シャフト16が図1に示す駆動機構20と同種の駆
動機構により回転されると、ロータ18および62は、
それぞれ、シャフト16の回転にともなって軸線12の
周りの旋回運動(公転運動)をし、またこのときに外周
面を地盤に当接させつつ旋回することによりシャフト1
6の支持部34および支持部64の軸線38および66
の周りの回転運動(自転運動)をする。その結果、シー
ルド装置60は、地盤をロータ18および62の外表面
で圧密しつつ前進されて、地中にトンネル等の穴を形成
する。
【0035】シールド装置60においても、最先端のロ
ータ18の回転軸線38がシールド本体14の側の部位
ほど軸線12からシールド本体14の半径方向外方へ離
れるようにロータ18の先端部付近の点P0 において軸
線12と交差しているから、シールド装置10と同様
に、両軸線12,38の交差位置と変位方向とに起因す
る作用効果を生じる。
ータ18の回転軸線38がシールド本体14の側の部位
ほど軸線12からシールド本体14の半径方向外方へ離
れるようにロータ18の先端部付近の点P0 において軸
線12と交差しているから、シールド装置10と同様
に、両軸線12,38の交差位置と変位方向とに起因す
る作用効果を生じる。
【0036】地盤を圧密するとき、シールド本体14の
半径方向への反力がロータ18,62に生じる。この反
力がそのままシールド本体14に伝達されると、シール
ド本体14が地盤に強く押圧されるから、シールド本体
14と地盤との間に大きな摩擦力が生じ、その結果シー
ルド本体14の前進に大きな推力を必要とする。
半径方向への反力がロータ18,62に生じる。この反
力がそのままシールド本体14に伝達されると、シール
ド本体14が地盤に強く押圧されるから、シールド本体
14と地盤との間に大きな摩擦力が生じ、その結果シー
ルド本体14の前進に大きな推力を必要とする。
【0037】しかし、シールド装置60では、隣り合う
ロータ18,62が軸線12に関して互いに反対の方向
へ変位されているから、隣り合う両ロータ18,62の
反力の方向が反対になる。これにより、隣り合う両ロー
タ18,62の反力が互いに減殺し合うから、シールド
本体14に作用する反力が小さくなり、前記反力に起因
するシールド本体14と地盤との間の摩擦力が小さくな
り、シールド本体14の前進に必要な推力が小さくな
る。
ロータ18,62が軸線12に関して互いに反対の方向
へ変位されているから、隣り合う両ロータ18,62の
反力の方向が反対になる。これにより、隣り合う両ロー
タ18,62の反力が互いに減殺し合うから、シールド
本体14に作用する反力が小さくなり、前記反力に起因
するシールド本体14と地盤との間の摩擦力が小さくな
り、シールド本体14の前進に必要な推力が小さくな
る。
【0038】また、隣り合うロータに生じる反力の方向
が同じであると、この反力はシールド本体に曲げモーメ
ントとして作用する。このような曲げモーメントがシー
ルド本体に作用すると、シールド装置の前進方向が不安
定になる。特に、第1の筒状部に対する第2の筒状部の
向きをジャッキ30により修正することによりシールド
装置の前進方向を修正する装置の場合、シールド本体に
作用する曲げモーメントにより、シールド装置の前進方
向が不安定になり、方向修正を頻繁に実行しなければな
らないし、方向修正作業が煩雑になり、方向制御が不安
定になる。
が同じであると、この反力はシールド本体に曲げモーメ
ントとして作用する。このような曲げモーメントがシー
ルド本体に作用すると、シールド装置の前進方向が不安
定になる。特に、第1の筒状部に対する第2の筒状部の
向きをジャッキ30により修正することによりシールド
装置の前進方向を修正する装置の場合、シールド本体に
作用する曲げモーメントにより、シールド装置の前進方
向が不安定になり、方向修正を頻繁に実行しなければな
らないし、方向修正作業が煩雑になり、方向制御が不安
定になる。
【0039】しかし、シールド装置60のように、隣り
合う両ロータ18,62の反力が互いに減殺し合うと、
シールド本体14に曲げモーメントとして作用する反力
が小さくなり、シールド装置60の前進方向が安定化す
る。また、特に方向修正が可能な装置であるにもかかわ
らず、シールド装置60の前進方向が安定化し、方向修
正の回数が減少し、方向修正作業が容易になり、方向制
御が安定化する。
合う両ロータ18,62の反力が互いに減殺し合うと、
シールド本体14に曲げモーメントとして作用する反力
が小さくなり、シールド装置60の前進方向が安定化す
る。また、特に方向修正が可能な装置であるにもかかわ
らず、シールド装置60の前進方向が安定化し、方向修
正の回数が減少し、方向修正作業が容易になり、方向制
御が安定化する。
【0040】シールド装置60が前進する間、メカニカ
ルシール44および70は、それぞれ、土砂が隣り合う
ロータ18,62の間およびシールド本体14とロータ
62との間から、シャフト16とロータ18および62
との間に入り込むことを防止する。
ルシール44および70は、それぞれ、土砂が隣り合う
ロータ18,62の間およびシールド本体14とロータ
62との間から、シャフト16とロータ18および62
との間に入り込むことを防止する。
【0041】図5を参照するに、シールド装置80は、
ロータ18とシールド本体14との間に配置された截頭
円錐形のロータ82を含む。シャフト16は、主軸部3
2と支持部34との間にあって主軸部32と支持部34
とに一体的に続く支持部84を有する。
ロータ18とシールド本体14との間に配置された截頭
円錐形のロータ82を含む。シャフト16は、主軸部3
2と支持部34との間にあって主軸部32と支持部34
とに一体的に続く支持部84を有する。
【0042】支持部84の軸線86は、軸線12に関し
て軸線38と反対の側に角度θだけ傾斜しており、また
ロータ18の先端部付近の点P0 において軸線12,3
8と交差している。ロータ82は、複数の軸受け88に
より支持部84に軸線86の周りに回転可能に支持され
ている。軸線12に対する軸線86の角度は、軸線12
に対する軸線38の角度と異なる値であってもよい。
て軸線38と反対の側に角度θだけ傾斜しており、また
ロータ18の先端部付近の点P0 において軸線12,3
8と交差している。ロータ82は、複数の軸受け88に
より支持部84に軸線86の周りに回転可能に支持され
ている。軸線12に対する軸線86の角度は、軸線12
に対する軸線38の角度と異なる値であってもよい。
【0043】シールド装置80は、また、メカニカルシ
ール44をロータ18,82間に配置しており、さらに
他のメカニカルシール90をロータ82とシールド本体
14との間に配置している。メカニカルシール44のリ
ング48およびばね50は、ロータ82に配置されてい
る。
ール44をロータ18,82間に配置しており、さらに
他のメカニカルシール90をロータ82とシールド本体
14との間に配置している。メカニカルシール44のリ
ング48およびばね50は、ロータ82に配置されてい
る。
【0044】メカニカルシール90は、ロータ82の後
面に取付られかつシャフト16の周りを伸びるリング9
2と、壁部26の前面に形成された凹所に配置されかつ
シャフト16の周りを伸びるリング94と、リング94
をリング92に向けて押圧する複数の圧縮コイルばね9
6とを備える。ばね96は、壁部26にシャフト16の
周りに等角度間隔に形成された凹所に配置されている。
リング46,48の当接面と、リング92,94の当接
面とは、リング46,92が後方に突出する球面、好ま
しくは軸線12,38,86の交差点P0 を中心とする
球面とすることができる。
面に取付られかつシャフト16の周りを伸びるリング9
2と、壁部26の前面に形成された凹所に配置されかつ
シャフト16の周りを伸びるリング94と、リング94
をリング92に向けて押圧する複数の圧縮コイルばね9
6とを備える。ばね96は、壁部26にシャフト16の
周りに等角度間隔に形成された凹所に配置されている。
リング46,48の当接面と、リング92,94の当接
面とは、リング46,92が後方に突出する球面、好ま
しくは軸線12,38,86の交差点P0 を中心とする
球面とすることができる。
【0045】シールド装置80の場合、ロータ18の後
端部の直径は、ロータ18により形成される穴の直径が
ロータ82の前端部により形成される穴の直径とほぼ同
じまたはやや大きくなる値に選択されている。これに対
し、ロータ82の後端部の直径は、ロータ82により形
成される穴の直径がシールド本体14の直径とほぼ同じ
またはやや大きくなる値に選択されている。
端部の直径は、ロータ18により形成される穴の直径が
ロータ82の前端部により形成される穴の直径とほぼ同
じまたはやや大きくなる値に選択されている。これに対
し、ロータ82の後端部の直径は、ロータ82により形
成される穴の直径がシールド本体14の直径とほぼ同じ
またはやや大きくなる値に選択されている。
【0046】シールド装置80が推力を受けている状態
で、シャフト16が図1に示す回転機構22と同種の回
転機構により回転されると、ロータ18および82は、
それぞれ、シャフト16の回転にともなって軸線12の
周りの旋回運動(公転運動)をし、またこのときに外周
面を地盤に当接させつつ旋回することによりシャフト1
6の支持部34および84の軸線38および86の周り
の回転運動(自転運動)をする。その結果、シールド装
置80は、地盤をロータ18および82の外表面で圧密
しつつ前進されて、地中にトンネル等の穴を形成する。
で、シャフト16が図1に示す回転機構22と同種の回
転機構により回転されると、ロータ18および82は、
それぞれ、シャフト16の回転にともなって軸線12の
周りの旋回運動(公転運動)をし、またこのときに外周
面を地盤に当接させつつ旋回することによりシャフト1
6の支持部34および84の軸線38および86の周り
の回転運動(自転運動)をする。その結果、シールド装
置80は、地盤をロータ18および82の外表面で圧密
しつつ前進されて、地中にトンネル等の穴を形成する。
【0047】シールド装置80においても、軸線38が
シールド本体14の側の部位ほど軸線12からシールド
本体14の半径方向外方へ離れるようにロータ18の先
端部付近の点P0 において軸線12と交差しているか
ら、シールド装置10,60と同様に、両軸線12,3
8の交差位置と変位方向とに起因する作用効果を生じ
る。また、隣り合うロータ18,82が軸線12に関し
て逆の方向へ偏心されているから、シールド装置60と
同様に、隣り合うロータの変位方向に起因する作用効果
を生じる。
シールド本体14の側の部位ほど軸線12からシールド
本体14の半径方向外方へ離れるようにロータ18の先
端部付近の点P0 において軸線12と交差しているか
ら、シールド装置10,60と同様に、両軸線12,3
8の交差位置と変位方向とに起因する作用効果を生じ
る。また、隣り合うロータ18,82が軸線12に関し
て逆の方向へ偏心されているから、シールド装置60と
同様に、隣り合うロータの変位方向に起因する作用効果
を生じる。
【0048】シールド装置80が前進する間、メカニカ
ルシール44および90は、それぞれ、土砂が隣り合う
ロータ18,82の間およびシールド本体14とロータ
82との間から、シャフト16とロータ18および82
との間に入り込むことを防止する。
ルシール44および90は、それぞれ、土砂が隣り合う
ロータ18,82の間およびシールド本体14とロータ
82との間から、シャフト16とロータ18および82
との間に入り込むことを防止する。
【0049】図1および図5の実施例において、ばね5
0をロータ18に配置し、リング46をばね50により
リング48に押圧するようにしてもよい。また、図3の
実施例において、ばね50をロータ18に配置し、リン
グ46をばね50によりリング48に押圧するようにし
てもよいし、リング72およびばね74をロータ62の
後面に配置し、リング72を壁部26の前面に押圧する
ようにしてもよい。さらに、図5の実施例において、ば
ね50をロータ82に配置し、リング92をばね96に
よりリング94に押圧するようにしてもよい。
0をロータ18に配置し、リング46をばね50により
リング48に押圧するようにしてもよい。また、図3の
実施例において、ばね50をロータ18に配置し、リン
グ46をばね50によりリング48に押圧するようにし
てもよいし、リング72およびばね74をロータ62の
後面に配置し、リング72を壁部26の前面に押圧する
ようにしてもよい。さらに、図5の実施例において、ば
ね50をロータ82に配置し、リング92をばね96に
よりリング94に押圧するようにしてもよい。
【0050】本発明は、1つまたは2つのロータを備え
たシールド装置のみならず、3以上のロータを備えたシ
ールド装置にも適用することができる。3以上のロータ
を用いる場合、全てのロータにより互いに共同して円錐
形または截頭円錐形の外表面を形成してもよい。これの
代わりに、シールド本体に最も近いロータをシールド本
体の外形寸法とほぼ同じ外形寸法を有する円柱状のロー
タとし、それ以外のロータをそれらが互いに共同して円
錐形または截頭円錐形の外表面を形成するロータとし、
てもよい。いずれの場合も、隣り合うロータの回転軸線
(自転軸線)がシャフトの回転軸線に関して互いに反対
の側となるように、各ロータをシャフトに支持させるこ
とが好ましい。
たシールド装置のみならず、3以上のロータを備えたシ
ールド装置にも適用することができる。3以上のロータ
を用いる場合、全てのロータにより互いに共同して円錐
形または截頭円錐形の外表面を形成してもよい。これの
代わりに、シールド本体に最も近いロータをシールド本
体の外形寸法とほぼ同じ外形寸法を有する円柱状のロー
タとし、それ以外のロータをそれらが互いに共同して円
錐形または截頭円錐形の外表面を形成するロータとし、
てもよい。いずれの場合も、隣り合うロータの回転軸線
(自転軸線)がシャフトの回転軸線に関して互いに反対
の側となるように、各ロータをシャフトに支持させるこ
とが好ましい。
【0051】本発明は、ロータの周囲の地盤を圧密する
シールド装置のみならず、ロータの周囲の地盤の少なく
とも一部を掘削し、少なくともその一部をシールド本体
内に取り込んで、シールド本体の後方へ排出するシール
ド装置にも適用することができる。
シールド装置のみならず、ロータの周囲の地盤の少なく
とも一部を掘削し、少なくともその一部をシールド本体
内に取り込んで、シールド本体の後方へ排出するシール
ド装置にも適用することができる。
【図1】本発明のシールド装置の一実施例を示す断面図
である。
である。
【図2】図1に示すシールド装置の左側面図である。
【図3】本発明のシールド装置の他の実施例を示す断面
図である。
図である。
【図4】図3に示すシールド装置の左側面図である。
【図5】本発明のシールド装置のさらに他の実施例を示
す断面図である。
す断面図である。
10,60,80 シールド装置 12,38,66,86 軸線 14 シールド本体 16 シャフト 18,20,62,82 ロータ 22 駆動機構 30 方向修正用のジャッキ 32 シャフトの主軸部 34,64,84 シャフトの支持部 42 カッタ部 44,70,90 メカニカルシール P0 軸線の交差点
Claims (7)
- 【請求項1】 筒状のシールド本体と、該シールド本体
にこれの軸線の周りに回転可能に支持されたシャフト
と、前記シールド本体より前方の領域に配置され、前記
シャフトに回転可能に支持されたロータと、前記シャフ
トをこれの回転軸線の周りに回転させる駆動機構とを含
み、前記ロータは、ほぼ円錐形の外表面と、前記シール
ド本体の側の部位ほど前記シャフトの回転軸線から前記
シールド本体の半径方向外方へ離れるように、前記ロー
タの先端部付近において前記シャフトの回転軸線と交差
する回転軸線とを有する、シールド装置。 - 【請求項2】 さらに、前記円錐形の外表面を有するロ
ータと共同して外表面を形成すべく前記円錐形の外表面
を有するロータの後方に配置された1以上の他のロータ
を含み、隣り合うロータの回転軸線は、前記シャフトの
回転軸線に関して互いに反対の側に変位されている、請
求項1に記載のシールド装置。 - 【請求項3】 少なくとも前記円錐形の外表面を有する
ロータの隣りに配置された前記他のロータの回転軸線
は、前記シールド本体の側の部位ほど前記シャフトの回
転軸線から前記シールド本体の半径方向外方へ離れるよ
うに、前記円錐形の外表面を有するロータの先端部付近
において前記シャフトの回転軸線と交差している、請求
項2に記載のシールド装置。 - 【請求項4】 前記シールド本体の隣りに配置されたロ
ータの回転軸線は、前記シャフトの回転軸線と平行に伸
びる、請求項2または3に記載のシールド装置。 - 【請求項5】 前記円錐形の外表面を有するロータは、
前記シャフトに回転可能に支持されかつ円錐形の外表面
を有する主体部と、該主体部の先端部に配置されかつ該
主体部の回転にともなって前記シャフトの回転軸線近傍
の土砂を掘削するカッタ部とを含む、請求項1,2,3
または4に記載のシールド装置。 - 【請求項6】 さらに、前記シャフトの回転軸線の周り
を連続的に伸びかつ前記シールド本体とこれの隣りに配
置されたロータとの間のシール作用をするメカニカルシ
ールを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のシー
ルド装置。 - 【請求項7】 さらに、前記シャフトの周りを連続的に
伸びかつ隣合うロータ間のシール作用をするメカニカル
シールを含む、請求項6に記載のシールド装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33036494A JPH08158794A (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | シールド装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33036494A JPH08158794A (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | シールド装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08158794A true JPH08158794A (ja) | 1996-06-18 |
Family
ID=18231788
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33036494A Pending JPH08158794A (ja) | 1994-12-07 | 1994-12-07 | シールド装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08158794A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009002106A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Toshio Akesaka | 圧入推進装置 |
-
1994
- 1994-12-07 JP JP33036494A patent/JPH08158794A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009002106A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Toshio Akesaka | 圧入推進装置 |
JP4551427B2 (ja) * | 2007-06-25 | 2010-09-29 | 登始夫 明坂 | 圧入推進装置 |
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