(57)【要約】【課題】  数本の固定スポークとこの固定スポークに対して前後方向に移動可能な可動スポークとからなるカッタヘッドを備えたシールド掘削機において、カッタヘッドの回転中心軸の中空内部を利用することなく隔壁の後方側から簡単な構造によって固定スポークに対する可動スポークの前後移動を確実に且つ大きく行えるようにする。【解決手段】  前面に掘削ビットを突設している固定スポークと可動スポークとを周方向に交互に設けてなるカッタヘッドにおいて、カッタヘッドの回転中心軸に筒体を前後動自在に外挿してこの筒体の外周面に上記可動スポークの内端を一体に固着すると共に、筒体を隔壁の後面側に配設しているジャッキにより前後動させるようにしてあり、また、回転中心軸の中空内部にはジャッキ作動用油圧等の供給管路が配設されている。【選択図】    図１
2005232850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキンプレートの前端部の隔壁に回転自在に支持された回転中心軸の前端部に、掘削ビットを突設している固定スポークと可動スポークとを径方向に放射状に設けてなるカッタヘッドを配設し、固定スポークに対して可動スポークを前後方向に移動させることにより、いずれか一方を前方に、他方を後方に配設した状態で一体に回転させて前方側に配設したスポークに突設している掘削ビットで切羽地盤を掘削するように構成したシールド掘削機において、上記回転中心軸に筒体を前後摺動自在に外挿してこの筒体の外周部に上記カッタヘッドにおける可動スポークの内周端を一体に固着すると共に筒体の後端部を上記隔壁の後面側に支持されているジャッキに連結して該ジャッキのロッドを伸縮させることにより筒体を前後動させるように構成してあり、さらに、上記回転中心軸の後端にロータリージョイントを接続してこのロータリージョイントから回転中心軸の中空内と上記固定スポークの中空内に設けている油圧管路にオーバカッタ等を作動させるジャッキへの圧力油を供給するように構成していることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項２】
筒体は隔壁に前後動自在に挿通、支持されてあり、この筒体における隔壁から後方に突出した端部外周面に設けている周溝に円環部材を周方向にのみ回転自在に係止させ、円環部材に隔壁の後面側に配設しているジャッキのロッド端を連結して該ジャッキの作動により円環部材を介して筒体を前後動させるように構成していることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘削機。
【請求項３】
回転中心軸の中空内から固定スポークの中空内を通じて該固定スポークの外周端部前面に開口している泥水注入口に連通した泥水供給管を配設してあり、この泥水供給管にロータリージョイントを通じて泥水を送供するように構成していることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘削機。
【請求項４】
固定スポークと可動スポークとの外周端部から後方に向かってアーム部材を突設し、これらのアーム部材の後端を隔壁の外周部に回転自在に支持されたリング体に連結して該リング体を隔壁の外周部に装着している駆動モータによって回転させるように構成していると共に、可動スポークとリング体とを連結しているアーム部材を該可動スポークの前後移動に応じて長さ方向に伸縮させるように構成していることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘削機。
【請求項５】
固定スポークに突設している掘削ビットは砂礫層掘削用ビットであり、可動スポークに突設している掘削ビットは土砂層掘削用ビットであることを特徴とする請求項１又は請求項４に記載のシールド掘削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトンネルを掘削するシールド掘削機、特に、カッタヘッドが固定スポークと該固定スポークに対して前後方向に移動可能にした可動スポークとから構成されているシールド掘削機の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘削機によってトンネルを掘削する場合、掘削距離が長距離である場合や、掘削すべき地盤が土砂層と砂礫層とが混在する地盤である場合においては、掘削途上においてカッタヘッドに突設しているカッタビットを交換する必要があるが、カッタビットはカッタヘッドの前面から前方に突出させた状態で装着されてあり、この状態でカッタビットの交換作業を行うことは安全性、作業性に問題がある。
【０００３】
このため、例えば、特許文献１に記載しているように、シールド掘削機の前端部内に設けた隔壁の中心部に回転中心軸を挿通、支持させ、この回転中心軸の前端部外周面に、砂礫掘削用ビットを有する数本の固定カッタフレームを径方向に放射状に突設していると共に土砂掘削用ビットを有する数本の可動カッタフレームを前後方向に移動自在に突設してなるカッタヘッドを配設し、このカッタヘッドの後面と上記隔壁の前面間との土砂取込室内における上記回転中心軸上に上記可動カッタフレームを前後動させるジャッキを装着してこれらのジャッキの作動により固定カッタフレームに対して可動カッタフレームを前後方向に移動させ、固定カッタフレームと可動カッタフレームとのいずれか一方を前方に、他方を後方に配設した状態で一体に回転させて前方側に配設したカッタフレームに突設しているビットで切羽地盤を掘削するように構成し、後退させているカッタフレームに突設したビットの交換作業が容易に行えるように構成したシールド掘削機が開発されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載しているように、シールド掘削機の前端部内に設けた隔壁の中心部に回転中心軸を挿通、支持させ、この回転中心軸の前端部外周面に円形の面板の中心部を一体に固着し、該面板の両側部に、両側端に砂礫掘削用ビットを突設している土砂取込口を設けると共に、周方向に隣接する土砂取込口間に径方向に長い開口部を設けてこの開口部から面板の後方側に前後動自在に配設した可動スポークに突設している土砂掘削用ビットを臨ませ、さらに、上記回転中心軸の中空内部に滑動軸を挿入して回転中心軸の前端から突設した該滑動軸の前端をリンク棒を介して上記可動スポークの内端部に一体に連結すると共に、回転中心軸の後端から突出した該滑動軸の後端部をジャッキに連結して該ジャッキの作動により滑動軸を介して可動スポークを前後動させるように構成したシールド掘削機も知られている。
【特許文献１】特公平４−４４０７３号公報
【特許文献２】特開２００１−３２６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前者のシールド掘削機によれば、数本の可動カッタフレームは互いに連結することなくぞれぞれ独立した状態でそれぞれのジャッキにより前後動させられるために、一斉に同一寸法だけ均一に前後動させるにはジャッキの作動を制御する手段等が必要として構造が複雑化するばかりでなく、ジャッキは隔壁前面側の土砂取込室内に配設されているので、これらのジャッキを掘削土砂から保護するカバーを必要し、その上、該カバーもジャッキの伸縮に応じて伸縮させなければならず、構造が一層複雑化すると共に保守点検も困難であるといった問題点がある。
【０００６】
一方、後者のシールド掘削機によれば、隔離の後面側に配設したジャッキによって可動スポークを前後動させるように構成しているために、該ジャッキは掘削土砂の影響を受けることがないが、このジャッキによる可動スポークの前後動作は、回転中心軸の中空内部を利用して行っているため、別にカッタヘッド側にオーバカッタなどを設けた場合、或いは、切羽面側に泥水を供給するための注入口を設けた場合、オーバーカッタに対する作動油の供給管路や泥水注入口に泥水を供給する管路などを回転中心軸の中空内部を利用して配管し、機内側からこれらの管路に作動油や泥水を供給可能な構造とすることは難しいといった問題点がある。本発明はこのような問題点を全面的に解消することができるシールド掘削機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のシールド掘削機は、請求項１に記載したように、スキンプレートの前端部の隔壁に回転自在に支持された回転中心軸の前端部に、掘削ビットを突設している固定スポークと可動スポークとを径方向に放射状に設けてなるカッタヘッドを配設し、固定スポークに対して可動スポークを前後方向に移動させることにより、いずれか一方を前方に、他方を後方に配設した状態で一体に回転させて前方側に配設したスポークに突設している掘削ビットで切羽地盤を掘削するように構成したシールド掘削機において、上記回転中心軸に筒体を前後摺動自在に外挿してこの筒体の外周部に上記カッタヘッドにおける可動スポークの内周端を一体に固着すると共に筒体の後端部を上記隔壁の後面側に支持されているジャッキに連結して該ジャッキのロッドを伸縮させることにより筒体を前後動させるように構成してあり、さらに、上記回転中心軸の後端にロータリージョイントを接続してこのロータリージョイントから回転中心軸の中空内と上記固定スポークの中空内に設けている油圧管路にオーバカッタ等を作動させるジャッキへの圧力油を供給するように構成している。
【０００８】
このように構成したシールド掘削機において、請求項２に係る発明は、上記筒体を隔壁に前後動自在に挿通、支持させてあり、この筒体における隔壁から後方に突出した端部外周面に設けている周溝に円環部材を周方向にのみ回転自在に係止させ、円環部材に隔壁の後面側に配設しているジャッキのロッド端を連結して該ジャッキの作動により円環部材を介して筒体を前後動させるように構成している。
【０００９】
さらに、請求項３に係る発明は、上記筒体内に回転自在に挿嵌させている上記回転中心軸の中空内からこの回転中心軸の前端部外周面に内端部を固着している固定スポークの中空内を通じて該固定スポークの外周端部前面に開口している泥水注入口に連通した泥水供給管を配設してあり、この泥水供給管にロータリージョイントを通じて泥水を送供するように構成している。
【００１０】
また、請求項４に係る発明は、上記固定スポークと可動スポークとからなるカッタヘッドの回転駆動機構であって、固定スポークと可動スポークとの外周端部から後方に向かってアーム部材を突設し、これらのアーム部材の後端を隔壁の外周部に回転自在に支持されたリング体に連結して該リング体を隔壁の外周部に装着している駆動モータによって回転させるように構成していると共に、可動スポークとリング体とを連結しているアーム部材を該可動スポークの前後移動に応じて長さ方向に伸縮させるように構成していることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、上記固定スポークに突設している掘削ビットは砂礫層掘削用ビットであり、可動スポークに突設している掘削ビットは粘土層又は土砂層掘削用ビットであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
前方に向かって掘削ビットを突設している固定スポークと可動スポークとを回転中心軸から径方向に放射状に設けて固定スポークの内端を回転中心軸の前端外周面に一体に固着していると共に可動スポークを固定スポークに対して前後方向に移動自在に配設してなるカッタヘッドにおいて、上記回転中心軸に筒体を前後摺動自在に外挿してこの筒体の外周部に上記カッタヘッドにおける可動スポークの内周端を一体に固着すると共に筒体の後端部を上記隔壁の後面側に支持されているジャッキに連結して該ジャッキのロッドを伸縮させることにより筒体を前後動させるように構成しているので、可動スポークを、長さが比較的に長い回転中心軸上で固定スポークに対して前方側及び後方側に大きく進退移動させることができて前方側に位置させたスポークの掘削ビットにより前方の地盤を確実に掘削できると共に後方側に位置させたスポークの掘削ビットの交換等が容易に行うことができ、さらに、可動スポークの前後移動用ジャッキを隔壁の後面側に配設しているので、掘削土砂等からの影響を受けることがないのは勿論、構造が簡素化することができ、保守点検も容易となるものである。
【００１３】
さらに、全ての可動スポークの内端部は筒体の外周部に一体に固着しており、この筒体をジャッキによって前後動させるように構成しているので、全ての可動スポークを同時に一斉に同一寸法だけ確実に前後動させることができる。また、この前後動機構は回転中心軸の中空内を利用することなく、外部に配設されていて、回転中心軸にはその後端にロータリージョイントを接続し、このロータリージョイントから回転中心軸の中空内と上記固定スポークの中空内に設けている油圧管路にオーバカッタ等を作動させるジャッキへの圧力油を供給するように構成しているので、カッタヘッド側への圧力油の供給が円滑に行える。
【００１４】
同様に、上記回転中心軸の中空内から固定スポークの中空内を通じて該固定スポークの外周端部前面に開口している泥水注入口に連通した泥水供給管を配設し、この泥水供給管にロータリージョイントを通じて泥水を送供するように構成して、切羽面に供給する泥水により地盤の崩壊を防止しながら固定スポークに突設している掘削ビットによって切羽地盤を確実に掘削することができる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明によれば、上記筒体は隔壁に前後動自在に挿通、支持されてあり、この筒体における隔壁から後方に突出した端部外周面に設けている周溝に円環部材を周方向にのみ回転自在に係止させ、円環部材に隔壁の後面側に配設しているジャッキのロッド端を連結して該ジャッキの作動により円環部材を介して筒体を前後動させるように構成しているので、可動スポークの回転に何等、支障を生じさせることなく該可動スポークを簡単に所定寸法だけ前後方向に移動させることができる。
【００１６】
さらに、請求項４に係る発明によれば、固定スポークと可動スポークとの外周端部から後方に向かってアーム部材を突設し、これらのアーム部材の後端を隔壁の外周部に回転自在に支持されたリング体に連結して該リング体を隔壁の外周部に装着している駆動モータによって回転させるように構成していると共に、可動スポークとリング体とを連結しているアーム部材を該可動スポークの前後移動に応じて長さ方向に伸縮させるように構成しているので、可動スポークが固定スポークに対して前方、後方のいずれの位置にあっても、可動スポークの前後方向への移動量に応じて該可動スポークとリング体とを連結しているアーム部材を伸縮させて駆動モータによる回転トルクを固定スポークと可動スポークとの外周端側からこれらの両スポークに同時に伝達することができ、比較的小さな回転トルクでもって両スポークを安定的に円滑に回転させることができる。
【００１７】
また、固定スポークに砂礫層掘削用ビットを突設しておく一方、可動スポークに土砂層掘削用ビットを突設しておくことによって、掘削すべき地盤が土砂層である場合には可動スポークを固定スポークの前方側に移動させ、砂礫層である場合には、固定スポークを可動スポークよりも前方側に位置させた状態にして確実且つ能率よくトンネルを掘進していくことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１〜図３において、シールド掘削機10のスキンプレート11の前端部内には外周端面を該スキンプレート11の内周面に一体に固着している隔壁12が張設されてあり、この隔壁12にカッタヘッド１の回転中心軸２を回転自在に挿通、支持させている。
【００１９】
上記カッタヘッド１は、複数個の掘削ビット3aを前方に向かって突設している数本の固定スポーク1Aと、同じく複数個の掘削ビット3bを前方に向かって突設している数本の可動スポーク1Bとを上記回転中心軸２の外周面側からスキンプレート11の径方向に放射状に配設している。詳しくは、数本（図においては３本）の固定スポーク1Aを回転中心軸２の周囲に周方向に所定間隔毎に配設してその内端を回転中心軸２の前端部外周面に一体に固着してあり、可動スポーク1Bは固定スポーク1Aと周方向に交互に配設されて固定スポーク1Aに対して前後方向に移動可能に且つ固定スポーク1Aと一体的に回転可能に配設されている。
【００２０】
可動スポーク1Bを前後方向に移動させる機構としては、上記回転中心軸２に筒体４を前後摺動自在に外嵌すると共に、可動スポーク1Bをカッタヘッド１の外周部に相当する垂直な外周部1B1 側から内端部1B2 側に向かって後方に屈折させてその内端部1B1 を上記筒体４の前端部外周面に一体に固着し、さらに、筒体４の後部を上記隔壁２の中心部に回転及び前後方向に摺動可能に挿通支持させて隔壁２から後方に突出した後端部外周面に一定幅を有する周溝4aを設け、この周溝4a内に円環部材５を筒体４に対して相対的に回転可能に装入して該円環部材５の外周面両側部に突設しているブラケット5a、5aに隔壁２に支持されたジャッキ６、６のロッド先端部をそれぞれ連結し、これらのジャッキ６、６のロッドを伸縮させることによって周溝4aに係合している上記円環部材５を介して可動スポーク1Bの内端部を一体に固着させている上記筒体４を前後方向に移動させるように構成している。
【００２１】
そして、可動スポーク1Bの外周部1B1 を固定スポーク1Aと同じく回転中心軸２の長さ方向に対して直角方向に向けていてその垂直な前面に複数個の掘削ビット3bを突設してあり、この外周部1B1 の内端から内周部側を上述したように後方に向かって屈折させて傾斜スポーク部1B2 に形成している。なお、固定スポーク1Aにおいても、可動スポーク1Bにおいても、カッタヘッド１を回転させて地盤を掘削する場合、隣接する固定スポーク1A、1A又は隣接する可動スポーク1B、1Bに突設している掘削ビット3a、3bによる掘削部分が全面的に重複することなく、互いに長さ方向にずらした配置状態としている。
【００２２】
また、上記筒体４に上記回転中心軸２を挿通、支持していると共に該回転中心軸２の前端部を筒体４の前端面から前方に突出させあり、この突出端部を拡径頭部2aに形成して該拡径頭部2aに複数個の掘削ビット3cを前方に向かって突設している。
【００２３】
さらに、上記複数本の可動スポーク1Bにおける傾斜スポーク部1bによって囲まれた横向き円錐形状の空間部７をカッタヘッド１の背面と隔壁２の前面間で形成している土砂取込室８内に凹入させた構造となっており、従って、回転中心軸２の前端外周面からこの回転中心軸２の長さ方向に対して直角方向に突設している上記隣接する固定スポーク1A、1A間の土砂取込口8aの開口面積が大きくなって、大きな礫であっても容易に且つ円滑に上記土砂取込室８内に取り込むことができるようにしている。
【００２４】
上記固定スポーク1A及び可動スポーク1Bは一定長さと一定径を有する鋼管からなり、従って、内部は中空に形成されている。さらに、カッタヘッド１を構成しているこれらの固定スポーク1Aと可動スポーク1Bとの外周部後面には後方に向かってアーム部材9A、9Bをそれぞれ突設してあり、これらのアーム部材9A、9Bの後端を、上記隔壁12の前面外周に上記回転中心軸２回りに回転自在に支持されている円形のリング体13に一体に連結して、該リング体13を回転させることによりカッタヘッド１を一体的に回転させるように構成していると共に、上記可動スポーク1Bとリング体13間を連結しているアーム部材9Bを該可動スポーク1Bの前後移動に応じて長さ方向に伸縮させるように構成している。
【００２５】
詳しくは、上記アーム部材9Bは、図４に示すように、筒体部9B1 とこの筒体部9B1 内に前半部を摺動自在に挿嵌している軸体部9B2 とからなり、これらの筒体部9B1 と軸体部9B2 とのいずれか一方を可動スポーク1Bの外周部1B1 の後面にその前端面を固着して該可動スポーク1Bの外周部1B1 から後方に向かって水平に突設し、他方を上記リング体13の前端面にその後端を一体に固着して該リング体13から前方に向かって水平に突設してアーム部材9Bを伸縮自在に構成しているものである。なお、図においては、筒体部9B1 を可動スポーク1Bの外周部後面に固着し、軸体部9B2 をリング体13の前面に固着している。
【００２６】
カッタヘッド１の回転駆動機構としては、隔壁12の後面両側部に駆動モータ14、14を装着し、これらの駆動モータ14の回転軸を隔壁12の前面側に突出させて該回転軸に固着している小歯車15を上記リング体13の内周面に形成している内歯車16に噛合させてなり、駆動モータ14の回転によってリング体13、アーム部材9A、9Bを介して固定スポーク1Aと可動スポーク1Bとを一体的に回転させるように構成している。
【００２７】
また、上記固定スポーク1Aの中空内にはオーバカッタ用ジャッキ17とこのジャッキ17のロッド端に連結したオーバカッタ18とを配設してあり、該ジャッキ17を伸長させることによってオーバカッタ18を固定スポーク1Aの外端開口部から該固定スポーク1Aの延長方向に外方に突出させるように構成している。さらに、上記回転中心軸２の後端にはロータリージョイント19が装着されていて、このロータリージョイント19から回転中心軸２の中空内部と固定スポーク1A内に設けている油圧管路25、26を通じて上記オーバカッタ用ジャッキ17に圧力油を供給することにより、オーバカッタ18を固定スポーク1Aの外端から出没させるように構成していると共に、回転中心軸２の中空内部には油圧管路25と共に泥水供給管路27も配設されてあり、この泥水供給管路27を固定スポーク1Aの中空内部に配設している泥水供給管路28に連通させてロータリジョイント19からこれらの泥水供給管路17、18を通じて供給する泥水を固定スポーク1Aの外周端部前面に開口している上記泥水供給管路28の注入口29から切羽地盤に向かった注出するように構成している。
【００２８】
なお、数本の固定スポーク1Aと可動スポーク1Bとからなるカッタヘッド１においては、周方向に隣接する固定スポーク1Aと可動スポーク1Bとの外端間を円弧状に湾曲した連結部材1Cによって一体に連結してあり、これらの連結部材1C、1C・・・によって正面からみた場合、スキンプレート11と外径が同径の円形リングを形成していると共に各連結部材1Cにはフェースビット3dを突設している。
【００２９】
さらに、シールド掘削機10の機内にはスクリューコンベア20が配設されていてその前端開口部を隔壁12の下端部を貫通して上記土砂取込室８の下端部内に臨ませている。また、シールド掘削機10のスキンプレート11は互いに複数本の中折れジャッキ21によって屈折自在に連結した前後胴部11a 、11b からなり、後胴部11b の前端部内周面に固着した周枠22にセグメントＳの組立用エレクタ装置23を配設していると共にこの周枠23に複数本の推進ジャッキ24を挿通状態で支持させている。
【００３０】
次に、このように構成したシールド掘削機11によってトンネルを掘進する場合におけるカッタヘッド１の作用を説明すると、まず、隔壁12の後面側に配設しているジャッキ６、６を作動させることにより、回転中心軸２上の筒体４を前後方向に移動させてこの回転中心軸２に内端を一体に固着させている可動スポーク1Bを固定スポーク1Aに対して前方に突出させた状態にするか又は後退させた状態にする。この際、全ての可動スポーク1Bの内端が筒体４の前端部外周面に一体に固着しているので、ジャッキ６、６のロッドを伸長させると、これらの可動スポーク1Bが一斉に前進し、ジャッキ６、６のロッドを収縮させると一斉に後退する。
【００３１】
可動スポーク1Bが前後動すると、その外周部1B1 の後面とリング体13間を連結している筒体部9B1 と軸体部9B2 とよりなるアーム部材9Bが伸縮して可動スポーク1Bの前後動を許容する。このように可動スポーク1Bを固定スポーク1Aに対して前方側に又は後方側に位置させた状態にしたのち、駆動モータ14を回転させると、その回転は該駆動モータ14の回転軸に固着している小歯車15に噛合したリング体13からこのリング体13と固定スポーク1A及び可動スポーク1Bとを連結しているアーム部材9A、9Bを介してこれらの固定スポーク1Aと可動スポーク1Bとに伝達されてカッタヘッド１は回転する。
【００３２】
さらに、このカッタヘッド１の回転と共に推進ジャッキ25のロッドを伸長させることにより、エレクタ装置23によって組立てたセグメントＳの前端面に反力をとってシールド掘削機10を前進させると、カッタヘッド１を構成している固定スポーク1Aと可動スポーク1Bとにおける前方側に位置させたスポークの前面に突設している掘削ビット3a（3b）と回転中心軸２の前端拡径頭部2aに突設しているセンタビット3cによって切羽地盤が掘削される。そして、その掘削土砂は、大径の礫が存在していても隣接する固定スポーク1A、1A間の開口面積の大きい土砂取込口8aを通じて可動スポーク1Bの傾斜スポーク部1B3 によって囲まれた空間部７内に入ったのち、隣接する傾斜スポーク部1B3 、1B3 間の広い開口部を通じて土砂取込室８に取り込まれ、スクリューコンベア20によって後方に排出される。なお、このトンネルの掘進中において、曲線トンネル部を掘削する場合や掘進方向を修正したい場合には、中折れジャッキ21を作動させて後胴部11b に対して前胴部11a を所定方向に屈折させればよい。
【００３３】
なお、切羽地盤が崩壊し易い地盤である場合には、ロータリジョイント19から回転中心軸２内の泥水供給管路17に泥水を供給し、固定スポーク1A内の泥水供給管路28を通じて注入口29から切羽地盤に注出することにより地盤の崩壊を防止する。また、シールド掘削機10の掘進方向を変更する際や、大径のトンネル部を掘削する際には、ロータリジョイント19から回転中心軸２と固定スポーク1A内に設けている油圧管路25、26を通じて上記オーバカッタ用ジャッキ17に圧力油を供給することにより、オーバカッタ18を固定スポーク1Aの外端から突出させる。
【００３４】
こうして、カッタヘッド１を回転させながらシールド掘削機10を前進させてトンネルを掘進中に、地盤の掘削に使用していない後方側のスポーク、例えば、可動スポーク1Bを固定スポーク1Aから前方に位置させている場合には、固定スポーク1Aに突設している掘削ビット3aを必要に応じて交換し、可動スポーク1Bによる一定長のトンネルを掘削したのち、該可動スポーク1Bを後退させて固定スポーク1Aを前側に位置させ、その掘削ビット3aによって地盤を掘削する。
【００３５】
なお、上記の実施の形態においては、固定スポーク1Aと可動スポーク1Bとに突設している掘削ビット3a、3bとしては、同じビット、例えばスクレーパツースを採用してビットを交換しながら長距離トンネルの掘削を可能にしたカッタヘッド１の構造としているが、固定スポーク1A側に砂礫層掘削用ビット3Aを突設し、可動スポーク1B側に土砂層掘削用ビットをそれぞれ突設して、掘削すべき地盤が土砂層と砂礫層とが混在する地盤を掘削するように構成しておいてもよい。
【００３６】
図６〜図８はその実施の形態を示すもので、固定スポーク1Aに数個の算盤玉形状のビット片からなる砂礫層掘削用ビット3Aを回転自在に軸支させて固定スポーク1Aの前面から該砂礫掘削用ビット3Aの外周一部を前方に向かって突設している一方、可動スポーク1Bの外周部1B1 の前面両側部には上記実施の形態と同様にスクレーパツースからなる土砂層掘削用ビット3Bが前方に向かって突設しているものである。その他の構造については上記実施の形態と同様であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３７】
このように構成したので、砂礫層を掘削する場合には、砂礫層掘削用ビット3Aを突設している固定スポーク1Aを可動スポーク1Bよりも前方に位置させた状態にする。即ち、隔壁12の後面側に配設しているジャッキ６、６のロッドを収縮させることにより、回転中心軸２上の筒体４を後方に移動させてこの回転中心軸２に内端を一体に固着させている可動スポーク1Bを固定スポーク1Aから後方側に位置させるものである。
【００３８】
この時、可動スポーク1Bの外周部1B1 の後面とリング体13間を連結している筒体部9B1 と軸体部9B2 とよりなるアーム部材9Bも該筒体部9B1 内に軸体部9B2 が進入しながらジャッキ６、６のロッドの収縮に同調して伸縮する。この状態にして駆動モータ14を回転させると、該駆動モータ14の回転軸に固着している小歯車15に噛合したリング体13からこのリング体13と固定スポーク1A及び可動スポーク1Bとを連結しているアーム部材9A、9Bを介してこれらの固定スポーク1Aと可動スポーク1Bとよりなるカッタヘッド１を回転させる。なお、全ての可動スポーク1Bをリング体13に対して伸縮自在なアーム部材9Bによって連結しているので、可動スポーク1Bの前後動が安定して行われると共に駆動モータ14からの回転トルクの伝達も確実に且つ安定して行うことができる。
【００３９】
さらに、このカッタヘッド１の回転と共に推進ジャッキ25のロッドを伸長させることにより、エレクタ装置23によって組立てたセグメントＳの前端面に反力をとってシールド掘削機10を前進させると、可動スポーク1Bよりも前側に位置させた固定スポーク1Aに突設している砂礫層掘削用ビット3Aによって前方の砂礫層地盤が掘削される。この際、カッタヘッド１の内周部に相当する可動スポーク1Bのスポーク部を後方に向かって傾斜した傾斜スポーク部1B2 に形成しているので、回転中心軸２の前端部外周面から垂直状に突設しているカッタヘッド１における隣接する固定スポーク1A、1A間の土砂取込口が従来のスポークタイプのカッタヘッドに比べて極めて広くなり、従って、掘削された礫中に大塊の礫が存在していても、複数本の可動スポーク1Bにおける傾斜スポーク部1B2 によって囲まれた横向き円錐形状の空間部７内にを通じて土砂取込室８内に容易に取り込むことができる。
【００４０】
また、土砂層を掘削する場合には、隔壁12の後面側に配設しているジャッキ６、６のロッドを伸長させることにより、回転中心軸２上の筒体４を前方に移動させてこの回転中心軸２に内端を一体に固着させている可動スポーク1Bを固定スポーク1Aから前方側に位置させる。この時、可動スポーク1Bの外周部1B1 の後面とリング体13間を連結している筒体部9B1 と軸体部9B2 とよりなるアーム部材9Bも該筒体部9B1 内から軸体部9B2 が長さ方向に突出しながらジャッキ６、６のロッドの伸長に同調して伸長する。この状態にして駆動モータ14を回転させて固定スポーク1Aと可動スポーク1Bとからなるカッタヘッド１を上述したように回転させると共に、推進ジャッキ25のロッドを伸長させることにより、エレクタ装置23によって組立てたセグメントＳの前端面に反力をとってシールド掘削機10を前進させることにより、前方の土砂層地盤を掘削する。
【００４１】
なお、上記実施の形態においては、可動スポーク1Bの外周部後面とリング体13とを連結している伸縮アーム部材9Bの構造としては、筒体部9B1 とこの筒体部9B1 内に摺動自在に挿嵌した軸体部9B2 とから構成しているが、このような伸縮構造に限定されることなくリング体13側からの回転トルクを可動スポーク1Bに確実に伝達でき、且つ長さ方向に伸縮可能に形成している構造であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】シールド掘削機の簡略横断面図。
【図２】その縦断側面図。
【図３】カッタヘッドの正面図。
【図４】カッタヘッド部分の拡大縦断側面図。
【図５】本発明の別な実施の形態を示す簡略横断面図。
【図６】その縦断側面図。
【図７】カッタヘッドの正面図。
【符号の説明】
【００４３】
１  カッタヘッド
1A  固定スポーク
1B  可動スポーク
２  回転中心軸
3a、3b  掘削ビット
４  筒体
６  ジャッキ
9A、9B  アーム部材
10  シールド掘削機
11  スキンプレート
12  隔壁
13  リング体
14  駆動モータ
18  オーバカッタ
19  ロータリージョイント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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