JP2000192787A - 泥土圧式シ―ルド掘進機とその掘削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 海底下の地盤などの深度の深い場所において
高圧下で切羽を安定して制御しながら、トンネルを掘削
することができる泥土圧式シールド掘進機を提供する。 【解決手段】 シールド掘進機本体１ａの前端部に設け
られたカッターチャンバー５にスクリューコンベヤ８・
９を後方に向けて連設するとともに、前端から後端に向
けてレベリングスクリュー３０を回転可能に内装した加
圧貯蔵タンク１０の掘削土受け入れ口１０ｂをスクリュ
ーコンベヤ９の排土口９ｂに開閉自在な第１シャッター
１１を介して接続し、該加圧貯蔵タンク１０の掘削土排
出口１０ｃに第２シャッター１３を開閉自在に配備し、
加圧貯蔵タンク１０内に掘削土／水分離機構１５を介在
させて給水口１０ｄと排水口１０ｅとをそれぞれ設け、
給水タンク１８と給水口１０ｄおよび排水口１０ｅとを
ポンプ１９・２１を介設した給水管１６あるいは排水管
１８により接続している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、深度が非常に深
い場所（たとえば、深度１００ｍ）でトンネルを掘削す
るための泥土圧式シールド掘進機とその掘削方法に関す
るもので、本明細書でシールド掘進機とはシールドを備
えた掘進機を表し、いわゆる岩盤を掘削するためのロー
ラカッターをもつカッターヘッドを備えたトンネル掘削
機もシールド掘進機に含まれるものとする。

【０００２】

【従来の技術】比較的深度の深い場所で使用されるシー
ルド掘進機として、たとえば特開平４−２０３０９３号
公報および特開平７−４１９４号公報に記載のものがあ
る。これらの掘進機のうち前者は、排土用スクリューコ
ンベヤを主・副のスクリューコンベヤによって構成し、
副スクリューコンベヤ内に土質改良剤を注入し、掘削土
を改良して副スクリューコンベヤの後端部に高水圧に対
抗可能な止水プラグを形成することにより、掘削作業時
の高水圧を止水プラグで対抗させ、掘削土砂が掘進機本
体内に噴発するのを阻止する構造からなる。

【０００３】また、後者は、カッターチャンバーに接続
されたスクリューコンベヤのスクリューを回転する駆動
機構に発生するトルクを、掘削地盤の土質や土水圧に合
わせて自動制御することにより、スクリューコンベヤの
後端部に接続されるプラグゾーンの長さを自動調整し、
スクリューコンベヤ内の排土抵抗値を調整して止水およ
び山留をする構造からなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載のシールド掘進機では、深度が非常に深い場所
におけるトンネルの掘削作業について下記のような課題
がある。

【０００５】上記公報に記載のシールド掘進機はいずれ
も、掘削土砂の排土機構としてのスクリューコンベヤ内
に止水プラグゾーンを形成して掘削作業時の高水圧に対
抗させ、掘削土砂が掘進機本体内に噴発するのを阻止す
るが、このような構造のシールド掘進機では高水圧４．
５〜５ｋｇ／ｃｍ² 程度が限度（最大）で、それ以上の
高水圧が切羽に作用する場所での掘削作業は困難であ
る。とくに深度が１００ｍ前後になると、切羽に作用す
る高水圧が１０ｋｇ／ｃｍ² になるので、トンネルの掘
削は無理である。

【０００６】この発明は上述の点に鑑みなされたもの
で、たとえば海底下の地盤などの深度の深い場所におい
て高圧下で切羽を安定して制御しながら、トンネルを掘
削することができる泥土圧式シールド掘進機およびその
掘削方法を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明に係る泥土圧式シールド掘進機は、シールド
掘進機本体の前端部に設けられたカッターチャンバーに
スクリューコンベヤを後方に向けて連設するとともに、
前端から後端に向けてスクリュー（レベリングスクリュ
ー）を回転可能に内装した加圧貯蔵タンクの掘削土受け
入れ口を、前記スクリューコンベヤの排土口に開閉自在
な第１シャッター（第１ゲート）を介して接続し、該加
圧貯蔵タンクの掘削土排出口に第２シャッター（第２ゲ
ート）を開閉自在に配備し、前記加圧貯蔵タンクに掘削
土／水分離機構を介在させて給水口と排水口とをそれぞ
れ設け、給水タンクと前記給水口および前記排水口とを
ポンプを介設した給水管あるいは排水管により接続した
ことを特徴としているが、請求項２に記載のように、シ
ールド掘進機本体の前端部に設けられたカッターチャン
バーにスクリューコンベヤを後方に向けて連設するとと
もに、前端から後端に向けてスクリュー（レベリングス
クリュー）を回転可能に内装した加圧貯蔵タンクの掘削
土受け入れ口を、前記スクリューコンベヤの排土口に開
閉自在な第１シャッター（第１ゲート）を介して接続
し、該加圧貯蔵タンクの掘削土排出口に第２シャッター
（第２ゲート）を開閉自在に配備し、前記加圧貯蔵タン
クに掘削土／空気分離機構を介在させて給気口と排気口
とをそれぞれ設け、前記排気口に圧力調整弁を装着し、
前記給気口には圧力調整弁を介して圧縮空気源又はコン
プレッサを接続してもよい。

【０００８】上記の構成を有する請求項１又は請求項２
記載のシールド掘進機によれば、掘削時に切羽から掘進
機側に作用する高圧力Ｐを、スクリューコンベヤによる
減圧（減衰圧）△Ｐと貯蔵タンク内の圧力（Ｐ−△Ｐ）
との合計圧力で対抗することができ、たとえば△Ｐを５
ｋｇ／ｃｍ² として（Ｐ−△Ｐ）を１０ｋｇ／ｃｍ²と
すると、最大圧Ｐが１５ｋｇ／ｃｍ² となるので、地表
から深度１００ｍ以上の深い場所でのトンネルの掘削作
業も可能になる。このように本発明は高圧水または高圧
空気で加圧可能な加圧貯蔵タンクを備えているから、従
来のスクリューコンベヤによる減圧作用だけで切羽側圧
力に対抗する掘進機に比べて掘削作業が可能な深度がよ
り深くなり、またスクリューコンベヤの長さを短縮して
掘削機の全長を短くすることができる。

【０００９】請求項３に記載のように、前記スクリュー
コンベヤを、１次スクリューコンベヤと２次スクリュー
コンベヤとから構成し、両スクリューコンベヤの接続部
近傍においてスクリューを無くすことが好ましい。

【００１０】請求項３記載のシールド掘進機によれば、
１次スクリューコンベヤと２次スクリューコンベヤの接
続部付近に掘削土砂が圧密された、一種のプラグゾーン
を形成できるので、スクリューコンベヤによる対抗圧お
よび止水作用が向上する。

【００１１】請求項４に記載のように、前記加圧貯蔵タ
ンクの容量（容積）を、軟弱地盤でのトンネル掘削作業
時にシールド掘進機の後方に構築するセグメント壁のセ
グメントピース１ピッチ分の距離を掘進する際に生じる
掘削土砂量以上に設定することができるが、好ましくは
グメントピース１ピッチ分の距離を掘進する際に生じる
掘削土砂量の１．５倍程度にするとよい。

【００１２】請求項４記載のシールド掘進機によれば、
加圧貯蔵タンクに貯蔵可能な掘削土砂がセグメントピー
ス１ピッチ分の距離を掘削するのに必要な土砂量以上あ
るから、少なくともセグメントピース１ピッチ分の距離
は掘進機を継続して掘進することができ、切羽を安定さ
せた状態で掘削できるとともに、シールド掘進機の掘進
とセグメント壁の構築とをバッジシステムで交互に行う
場合に、セグメント壁の構築時に貯蔵タンク内に貯蔵し
た掘削土砂を排出する作業ができるから、サイクルタイ
ムは通常のシールド掘進機と変わることがなく、トンネ
ルの掘削作業を効率的に遂行できる。

【００１３】請求項１記載の泥土圧式シールド掘進機で
は、請求項５に記載のように、シールド掘進機本体の前
端のカッターヘッドによる掘削作業は前記第１シャッタ
ー（第１ゲート）を開放するとともに、前記第２シャッ
ター（第２ゲート）により加圧貯蔵タンクの掘削土排出
口を閉鎖し、あらかじめ前記加圧貯蔵タンク内に給水し
てタンク内を加圧している高圧水を前記スクリューコン
ベヤからの掘削土の受け入れに応じて排水する一方、前
記加圧貯蔵タンクの掘削土排出は、前記カッターヘッド
による掘削作業を中断した状態で、前記第１シャッター
（第１ゲート）により前記排土口を閉鎖し、前記加圧貯
蔵タンク内に給水した高圧水を排水してタンク内を大気
圧に戻したのち、前記第２シャッター（第２ゲート）を
開放し前記スクリューを回転させて掘削土排出口より行
うことができ、また請求項２記載の泥土圧式シールド掘
進機では、請求項６に記載のように、シールド掘進機本
体の前端のカッターヘッドによる掘削作業は前記第１シ
ャッター（第１ゲート）を開放するとともに、前記第２
シャッター（第２ゲート）により加圧貯蔵タンクの掘削
土排出口を閉鎖し、あらかじめ前記加圧貯蔵タンク内に
導入してタンク内を加圧している高圧空気を前記スクリ
ューコンベヤからの掘削土の受け入れに応じて排気する
一方、前記加圧貯蔵タンクの掘削土排出は、前記カッタ
ーヘッドによる掘削作業を中断した状態で、前記第１シ
ャッター（第１ゲート）により前記排土口を閉鎖し、前
記加圧貯蔵タンク内に導入した高圧空気を排気してタン
ク内を大気圧に戻したのち、前記第２シャッター（第２
ゲート）を開放し前記スクリューを回転させて掘削土排
出口より行うことができる。

【００１４】上記のように請求項１又は請求項２記載の
泥土圧式シールド掘進機による掘削方法は、一方が高圧
水を使用し、他方が高圧空気を使用するかの違いがある
だけで、基本的な手順は共通するものであり、どちらも
バッジシステムによりトンネルを掘削するものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る泥土圧式シ
ールド掘進機の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００１６】図１は第１実施例に係る泥土圧式シールド
掘進機１の概要を示す中央縦断面図である。

【００１７】図１に示すように、円筒形のシールド２を
備えたシールド掘進機本体１ａの前端にカッターヘッド
３が回転自在に配備され、カッターヘッド３と後方のバ
ルクヘッド４との間がカッターチャンバー５に形成され
ている。バルクヘッド４の後面には、カッターチャンバ
ー５内の圧力を測定するための圧力計６が装着されてい
る。またバルクヘッド４の後方には、複数のシールドジ
ャッキ７が円周方向に間隔をあけ且つ後方に向けて配設
されている。

【００１８】バルクヘッド４の下部には、１次スクリュ
ーコンベヤ８の先端（前端）開口８ｂをカッターチャン
バー５内に臨ませて一体に連設されており、この１次ス
クリューコンベヤ８は後方に向け上向きに傾斜してい
る。また、１次スクリューコンベヤ８の後端には、２次
スクリューコンベヤ９の先端が後方に向け水平な姿勢で
接続され、２次スクリューコンベヤ９の後端部下面に排
土口９ｂが開口されている。１次スクリューコンベヤ８
と２次スクリューコンベヤ９の接続部およびこの前後部
では、回転軸８Ｂ・９Ｂの周囲のスクリュー８Ａおよび
スクリュー９Ａを無くして、プラグゾーンｐｚが形成さ
れるようにしている。

【００１９】略円筒形の加圧貯蔵タンク１０の先端部上
面に掘削土砂の受け入れ口１０ｂが開口され、この受け
入れ口１０ｂが２次スクリューコンベヤ９の排土口９ｂ
に接続され、排土口９ｂと受け入れ口１０ｂとの間に両
開口を密閉可能な第１シャッター（第１ゲートともい
う）１１が水平方向に開閉可能に配設され、第１シャッ
ター１１をスライドさせるための油圧シリンダ１２に第
１シャッター１１の一端が接続されている。加圧貯蔵タ
ンク１０の後端部下面に掘削土砂の排出口１０ｃが開口
され、この開口を密閉可能な第２シャッター（第２ゲー
トともいう）１３が水平方向に開閉可能に配設され、第
２シャッター１３を旋回させるための油圧シリンダ１４
に第２シャッター１３の一端が接続されている。

【００２０】加圧貯蔵タンク１０内の軸心部には、外部
駆動モータ３２によって回転する回転軸３１が長手方向
に沿って回動自在に配設され、この回転軸３１の周囲に
スクリュー３１ａが固設され、レベリングコンベヤ（ス
クリューコンベヤと同一構造）３０を構成している。た
だし、スクリュー３１ａは回転軸３１の前端から排出口
１０ｃの上方付近まで設けられており、いいかえれば回
転軸３１の後部にはスクリュー３１ａは設けられていな
い。

【００２１】加圧貯蔵タンク１０内の後部上面付近には
フィルター方式の掘削土／水分離器１５が配設され、ま
た掘削土／水分離器１５の上方のタンク１０の後部上面
に高圧水の給水口１０ｄと排水口１０ｅとがそれぞれ設
けられ、給水口１０ｄには給水管１６の一端が、また排
水口１０ｅには排水管１７の一端がそれぞれ接続されて
いる。給水管１６の他端と排水管１７の他端はそれぞれ
給水タンク１８に接続されており、また給水管１６の途
中には給水ポンプ１９と圧力調整弁２０が、排水管１７
の途中には排水ポンプ２１と圧力調整弁２２がそれぞれ
介設されている。さらに、給水管１６の給水ポンプ１９
と圧力調整弁２０間および排水管１７の排水ポンプ２１
と圧力調整弁２２間は、開閉弁２４を介設したバイパス
管２３により接続され、また給水管１６の供給口１０ｄ
近傍には開閉弁２５が、排水管１７の排水口１０ｅ近傍
には開閉弁２６がそれぞれ介設されている。さらにま
た、加圧貯蔵タンク１０には内圧測定用の圧力計２７が
装着され、この圧力計２７と圧力調整弁２０および圧力
調整弁２２とがそれぞれパイロット圧管２８、２９によ
り接続されている。なお、図示は省略するが、シールド
２内の後端部には、セグメント壁の組立用エレクタ（図
３参照）が配備される。

【００２２】上記のようにして本例の泥土圧式シールド
掘進機１が構成されるが、以下に本例のシールド掘進機
１による掘削方法について説明する。

【００２３】掘進準備：図１において、第１ゲート１
１および第２ゲート１３により加圧貯蔵タンク１０の受
け入れ口１０ｂおよび排出口１０ｃを閉塞したのち、給
水ポンプ１９により給水タンク１８内の水を加圧して高
圧水にし、加圧貯蔵タンク１０内に充填する。圧力計６
により測定した切羽の土圧をＰとし、１次スクリューコ
ンベヤ８および２次スクリューコンベヤ９による減衰圧
を△Ｐとすれば、加圧貯蔵タンク１０内の圧力Ｐ’は
（Ｐ−△Ｐ）に保持される。つまり、加圧貯蔵タンク１
０内の圧力Ｐ’は圧力計２７により測定され、給水ポン
プ１９の運転の断続ならびに圧力調整弁２０および圧力
調整弁２２により（Ｐ−△Ｐ）になるように自動調整さ
れる。

【００２４】掘進：シールド掘進機１の前端のカッタ
ーヘッド３を回転しながら、シールドジャッキ７のロッ
ド後端を後方に構築されたシールド壁の前端に押し当て
て伸長し、シールド掘進機１を前進させながら掘進す
る。

【００２５】これに先立ち、１次ゲート１１を油圧シリ
ンダ１２を介して前方にスライドさせ、２次スクリュー
コンベヤ９の排土口９ｂと加圧貯蔵タンク１０の受け入
れ口１０ｂ間を開放する。なお、２次ゲート１３は排出
口１０ｃを閉塞した状態とする。シールド掘進機１が前
進するのに伴い、カッターヘッド３による掘削土がカッ
ターチャンバー５内に導入され、掘削土は１次スクリュ
ーコンベヤ８および２次スクリューコンベヤ９を通して
加圧貯蔵タンク１０内に搬入されるが、掘削土の搬入量
に応じて加圧貯蔵タンク１０内の高圧水を掘削土／水分
離器１５を通して掘削土と分離しながら排水ポンプ２１
により排出し、給水タンク１８へ戻す。このようにし
て、シールド掘進機１をセグメントピースの１ピッチ分
に相当する距離を掘進する。

【００２６】排土：シールド掘進機１による掘進を中
止し、１次ゲート１１を油圧シリンダ１２により閉塞
し、加圧貯蔵タンク１０内の高圧水を排水ポンプ２１に
より排水して大気圧に戻す。そこで、２次ゲート１３を
油圧シリンダ１４によりスライドさせて排出口１０ｃを
開放し、レベリングスクリュー３０を回転させて排土す
る。なお、排出した掘削土は図示を省略したベルトコン
ベヤやトロ台車などにより搬出する。また、この間に、
エレクタ（図３参照）を使用して１ピッチ分のセグメン
ト壁の組立作業が行われる。さらに、この状態では、切
羽側からの圧力ｐに対しプラグゾーンＰＺを含む１次ス
クリューコンベヤ８と２次スクリューコンベヤ９内の減
圧△Ｐで対抗することになるが、掘進していないために
圧力ｐが掘進時の圧力Ｐに比べて小さいため、十分に対
抗できる。

【００２７】以下、上記の〜を順に繰り返すことに
より、トンネルの掘削作業を遂行する。

【００２８】図２は第２実施例に係る泥土圧式シールド
掘進機１₂ の概要を示す中央縦断面図である。

【００２９】本例のシールド掘進機１₂ が第１実施例に
係るシールド掘進機１と相違するところは、次の点であ
る。すなわち、加圧貯蔵タンク１０’の加圧を高圧水に
代えて高圧空気を充填することにより行うようにしたこ
と、加圧貯蔵タンク１０’内の高圧空気が１次スクリュ
ーコンベヤ８および２次スクリューコンベヤ９内に充填
された掘削土を通じてカッターチャンバー５側へ抜け出
さないように、土質改良剤等の薬剤をプラグゾーンｐｚ
内の掘削土に注入するようにしたことである。したがっ
て、図２に示すように、掘削土／空気分離器３４をタン
ク１０’内に配備し、１次圧力調整弁３５を介設した空
気供給管３６を通してコンプレッサ３７を使用して外気
を加圧し高圧空気にしてタンク１０’内に充填し、２次
圧力調整弁３８を装着した排気管３９からタンク１０’
内の高圧空気を排出できるようにしている。１次スクリ
ューコンベヤ８と２次スクリューコンベヤ９の接続部の
プラグゾーンｐｚに薬剤の注入部４０を設け、掘削土に
薬剤を混合することにより高圧空気が抜け出さないよう
にしている。

【００３０】本例の場合、掘進時の切羽側圧力Ｐは１０
ｋｇ／ｃｍ² で、スクリューコンベヤ８・９による減圧
△Ｐ＝２ｋｇ／ｃｍ² と加圧貯蔵タンク１０’内の圧力
（Ｐ−△Ｐ）＝８ｋｇ／ｃｍ² との合計圧力で対抗す
る。その他の構成については、第１実施例と共通してい
るので、共通の部材には図１と同一の符号を用いて示
し、説明を省略する。また、シールド掘進機１₂ による
掘削方法についても、高圧水に代えて高圧空気を加圧貯
蔵タンク１０’内に充填して設定圧力（Ｐ−△Ｐ）＝８
ｋｇ／ｃｍ² に維持するとともに、加圧貯蔵タンク１
０’からの排土時に掘削土の搬入量に応じ加圧貯蔵タン
ク１０’内の高圧空気を掘削土／空気分離器３４および
２次圧力調整弁３８を通して排出する点を除き共通する
ので、説明を省略する。

【００３１】図３および図４は第３実施例に係る泥土圧
式シールド掘進機１₃ を示す中央縦断面図である。

【００３２】図３に示すように、本例のシールド掘進機
１₃ はトンネル掘削機と称されるタイプのもので、カッ
ターヘッド３が岩盤掘削用のローラカッター３ａを備え
ている。またカッターチャンバー５のすぐ後方には、円
周方向に間隔をあけて配置された複数のフロントグリッ
パー４１がシールド２から半径方向に出没自在に配備さ
れており、フロントグリッパー４１を半径方向に突出さ
せることにより、シールド掘進機１₃ をトンネルの岩盤
壁に押し当てて支持し、カッターヘッド３を回転させて
掘削作業を行えるようにしている。また、シールド２内
の前後方向の中間位置に支持フレーム４２が配設され、
そこに旋回リング４３を介してセグメントエレクタ４４
が配備されている。さらに、支持フレーム４２から後方
に向けて上下２段の作業用プラットフォーム４５が延設
され、作業用プラットフォーム４５の後部にラウンドネ
スリテイナー４６が装着されている。なお、カッターチ
ャンバー５からは、１次スクリューコンベヤ８・２次ス
クリューコンベヤ９が後方に向けて連設されている。図
中の符号ｓはセグメント壁である。

【００３３】図４に示すように、シールド掘進機１₃ の
後方に構築されるシールド壁上を走行可能な前後一対の
台車４７に、加圧貯蔵タンク１０がそれぞれ搭載されて
おり、各加圧貯蔵タンク１０の掘削土受け入れ口１０ｂ
が２次スクリューコンベヤ９の前後に間隔をあけて設け
られた排土口９ｂ・９ｃに接続されている。受け入れ口
１０ｂと各排土口９ｂ・９ｃ間には、第１ゲート１１・
１１がそれぞれ開閉可能に配備されている。加圧貯蔵タ
ンク１０の相対向する面の下部に排出口１０ｃがそれぞ
れ設けられ、各排出口１０ｃには第２ゲート１３がそれ
ぞれ開閉可能に配備されている。なお、図示は省略する
が、後ろ側の加圧貯蔵タンク１０の後方に給水タンクが
配置され、各加圧貯蔵タンク１０の高圧水の給水口１０
ｄと排水口１０ｅにそれぞれホース（図示せず）の一端
が接続され、ホースの他端が給水タンクに接続されてい
る。本例の場合、前後の加圧貯蔵タンク１０を合計した
容積をセグメントピースの１ピッチ分の距離を掘進する
際に生じる掘削土量の１．５倍に設定し、各加圧貯蔵タ
ンク１０は容積を小さくして小型化を図っている。な
お、図４中の符号４８は２次スクリューコンベヤ９の駆
動用油圧モータ、符号４９はレベリングスクリュー３０
の駆動用油圧モータ、５０は駆動ピニオン、５１は大径
ピニオン、５２は軸受である。

【００３４】本例のシールド掘進機１₃ による掘削方法
は加圧貯蔵タンク１０に高圧水を充填して使用する第１
実施例と基本的に共通するが、２つの加圧貯蔵タンク１
０を使用するため、掘削時に切羽に作用させる対抗加圧
力は２つの加圧貯蔵タンク１０を同時に使用して行い、
掘削土は一方のタンクが満杯になったのち、他方のタン
クに充填し、２つの加圧貯蔵タンク１０からの掘削土の
排出も一方のタンクが空になってから他方のタンクの掘
削土を排出するというように、順に行う点が相違する。

【００３５】図５および図６は第４実施例に係る泥土圧
式シールド掘進機１₄ を示す中央縦断面図である。

【００３６】シールド掘進機１₄ の掘進機本体１ａにつ
いては第３実施例と共通するので省略し、２次スクリュ
ーコンベヤ９と加圧貯蔵タンク１０について第３実施例
との相違点を説明する。

【００３７】図６に示すように、加圧貯蔵タンク１０は
門形の台車４７の上端中央部に搭載されている。一方
（右側）の台車４７には、ベルトコンベヤ５３が前後方
向に沿って搭載され、他方の台車にはポンプユニット
（図示せず）が搭載されている。加圧貯蔵タンク１０は
断面円形で、図５に示すように前後方向に延びた略円筒
体からなる。加圧貯蔵タンク１０内の上段には、２次ス
クリューコンベヤ９が前方に突出するように一体に連結
され、スクリューコンベヤ９と共通の回転軸９Ｂおよび
スクリュー９Ａが後端まで延長されて内装され、後面に
配備された外部油圧モータ５４により回転する。また、
加圧貯蔵タンク１０内の下段には、前後方向の中央部で
分離された一対のレベリングコンベヤ３０Ａ・３０Ｂ
が、スクリュー３１ａの向きを変えて回転軸３１を介し
回動自在に中央部に向けて延設され、タンク１０の前面
および後面にそれぞれ配備した外部油圧モータ３２によ
って回転する。２次スクリューコンベヤ９は、図示を省
略したがさらに前方へ延設されており、２次スクリュー
コンベヤ９とスクリューコンベヤの前方延設部９’との
間に、第２ゲート５５が開閉自在に配設されている。ま
た、１次スクリューコンベヤ８の後端側には、第１ゲー
ト５６が開閉自在に配設されている。

【００３８】加圧貯蔵タンク１０の下部には、ベルトコ
ンベヤ５３に向けてやや右側に傾斜する掘削土の排出口
１０ｃが、前部、中間部および後部の３カ所に前後方向
に間隔をあけて設けられている。各排出口１０ｃにはゲ
ート１３が開閉可能に装着されているが、それらのうち
の中間部のゲート１３がメインゲートを構成し、前後が
第１サブゲートと第２サブゲートを構成する。なお、図
示は省略するが、加圧貯蔵タンク１０の後方に給水タン
クが配置され、加圧貯蔵タンク１０の前後部上面付近に
設けられた高圧水の給水口１０ｄと排水口１０ｅにそれ
ぞれホース（図示せず）の一端が接続され、ホースの他
端が給水タンクに接続されている。

【００３９】本例のシールド掘進機１₄ による掘削方法
は加圧貯蔵タンク１０に高圧水を充填して使用する第１
実施例と基本的に共通するが、加圧貯蔵タンク１０の前
面の掘削土の受け入れ口にゲートが配備されていないた
め、２次スクリューコンベヤ９とスクリューコンベヤの
前方延設部９’との間の第２ゲート５５を開閉する点が
相違する。また高圧水のタンク１０内への充填は前後の
給水口１０ｄから同時に行い、タンク１０からの高圧水
の排出は前後の排水口１０ｅから同時に行う。加圧貯蔵
タンク１０からの掘削土の排出は、前後のレベリングコ
ンベヤ３０Ａ・３０Ｂを同時に回転させて中央部に掘削
土を集め、中央部の排出口１０ｃから主に行うが、前後
の排出口１０ｃも開放して同時に行うことができる。

【００４０】以上に本発明の泥土圧式シールド掘進機の
実施例を示したが、下記のように実施することができ
る。

【００４１】 岩盤質の地盤では、シールド掘進機１
の後方にセグメント壁ｓを構築せずに、グリッパー等で
シールド掘進機１を支持して掘削作業を行える。この場
合には、加圧貯蔵タンク１０が掘削土で一杯になるまで
掘進したのち、掘削作業を中断して加圧貯蔵タンク１０
の掘削土を排出する。

【００４２】 第３実施例および第４実施例の場合に
も、高圧水に代えて高圧空気を加圧貯蔵タンク１０に充
填する方法を適用することができる。

【００４３】 スクリューコンベヤ８・９は、１次と
２次を接続して用いなくても、１次スクリューコンベヤ
８だけで実施することができる。また、１次スクリュー
コンベヤ８と２次スクリューコンベヤ９間にプラグゾー
ンｐｚを設けなくてもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上、説明したことから明らかなよう
に、本発明に係る泥土圧式シールド掘進機には、次のよ
うな優れた効果がある。

【００４５】(1) 請求項１又は請求項２記載の発明で
は、高圧水または高圧空気で加圧可能な加圧貯蔵タンク
を備えているから、従来のスクリューコンベヤの減圧だ
けで切羽側圧力に対抗する掘進機に比べて掘削作業が可
能な深度がより深くなり、地表から深度１００ｍ以上の
場所でのトンネルの掘削作業も可能で、たとえば海底下
の地盤などの深度の深い場所において高圧下で切羽を安
定して制御しながら、トンネルを掘削することができ
る。また、スクリューコンベヤの長さを短縮することが
できる。

【００４６】(2) 請求項３記載の発明では、１次スクリ
ューコンベヤと２次スクリューコンベヤの接続部付近に
掘削土砂が圧密された、一種のプラグゾーンを形成でき
るので、スクリューコンベヤによる切羽に対する対抗圧
および止水作用が向上する。

【００４７】(3) 請求項４記載の発明では、加圧貯蔵タ
ンクの掘削土砂貯蔵量がセグメントピース１ピッチ分の
距離を掘削するのに必要な土砂量以上あるから、少なく
ともセグメントピース１ピッチ分に相当する距離は掘進
機を継続して掘進すできるとともに、シールド掘進機の
掘進とセグメント壁の構築とをバッジシステムで交互に
行う場合に、セグメント壁の構築時に貯蔵タンク内に貯
蔵した掘削土砂を排出する作業ができるから、サイクル
タイムは通常のシールド掘進機と変わることがなく、ト
ンネルの掘削作業を効率よく遂行できる。

【００４８】(4) 請求項５の発明では請求項１記載の泥
土圧式シールド掘進機により、請求項６の発明では請求
項２記載の泥土圧式シールド掘進機により、前者が高圧
水を使用し、後者が高圧空気を使用してどちらもバッジ
システムにより深度の深い高圧下でトンネルを確実に掘
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実施例に係る泥土圧式シールド掘
進機１の概要を示す全体中央縦断面図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る泥土圧式シールド掘
進機１₂ の概要を示す全体中央縦断面図である。

【図３】本発明の第３実施例に係る泥土圧式シールド掘
進機１₃ の前方部分を示す中央縦断面図である。

【図４】本発明の第３実施例に係る泥土圧式シールド掘
進機１₃ の後方部分を示す中央縦断面図である。

【図５】本発明の第４実施例に係る泥土圧式シールド掘
進機１₄ の後方部分を示す中央縦断面図である。

【図６】本発明の第４実施例に係る泥土圧式シールド掘
進機１₄ のＡ−Ａ線矢視図である。

【符号の説明】

１・１₂・１₃・１₄ シールド掘進機 １ａ シールド掘進機本体 ２ シールド ３ カッターヘッド ５ カッターチャンバー ６・２７ 圧力計 ７ シールドジャッキ ８ １次スクリューコンベヤ ９ ２次スクリューコンベヤ ９’２次スクリューコンベヤ９の前方（延設）部 ９ｂ 排土口 １０・１０’加圧貯蔵タンク １０ｂ 受け入れ口 １０ｃ 排出口 １０ｄ 給水口 １０ｅ 排水口 １１ 第１シャッター（第１ゲート） １２・１４ 油圧シリンダ １３ 第２シャッター（第２ゲート） １５ 掘削土／水分離器 １６ 給水管 １７ 排水管 １８ 給水タンク １９・２１ ポンプ ２０・２２ 圧力調整弁 ３０ レベリングコンベヤ（スクリューコンベヤ） ３４ 掘削土／空気分離器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機本体の前端部に設けられ
   たカッターチャンバーにスクリューコンベヤを後方に向
   けて連設するとともに、前端から後端に向けてスクリュ
   ーを回転可能に内装した加圧貯蔵タンクの掘削土受け入
   れ口を、前記スクリューコンベヤの排土口に開閉自在な
   第１シャッターを介して接続し、該加圧貯蔵タンクの掘
   削土排出口に第２シャッターを開閉自在に配備し、 前記加圧貯蔵タンクに掘削土／水分離機構を介在させて
   給水口と排水口とをそれぞれ設け、給水タンクと前記給
   水口および前記排水口とをポンプを介設した給水管ある
   いは排水管により接続したことを特徴とする泥土圧式シ
   ールド掘進機。
2. 【請求項２】 シールド掘進機本体の前端部に設けら
   れたカッターチャンバーにスクリューコンベヤを後方に
   向けて連設するとともに、前端から後端に向けてスクリ
   ューを回転可能に内装した加圧貯蔵タンクの掘削土受け
   入れ口を、前記スクリューコンベヤの排土口に開閉自在
   な第１シャッターを介して接続し、該加圧貯蔵タンクの
   掘削土排出口に第２シャッターを開閉自在に配備し、 前記加圧貯蔵タンクに掘削土／空気分離機構を介在させ
   て給気口と排気口とをそれぞれ設け、前記排気口に圧力
   調整弁を装着し、前記給気口には圧力調整弁を介して圧
   縮空気源又はコンプレッサを接続したことを特徴とする
   泥土圧式シールド掘進機。
3. 【請求項３】 前記スクリューコンベヤを、１次スクリ
   ューコンベヤと２次スクリューコンベヤとから構成し、
   両スクリューコンベヤの接続部近傍においてスクリュー
   を無くした請求項１又は２記載の泥土圧式シールド掘進
   機。
4. 【請求項４】 前記加圧貯蔵タンクの容量を、軟弱地盤
   でのトンネル掘削作業時にシールド掘進機の後方に構築
   するセグメント壁のセグメントピース１ピッチ分の距離
   を掘進する際に生じる掘削土砂量以上に設定した請求項
   １〜３のいずれかに記載の泥土圧式シールド掘進機。
5. 【請求項５】 シールド掘進機本体の前端のカッターヘ
   ッドによる掘削作業は前記第１シャッターを開放すると
   ともに、前記第２シャッターにより加圧貯蔵タンクの掘
   削土排出口を閉鎖し、あらかじめ前記加圧貯蔵タンク内
   に給水してタンク内を加圧した高圧水を前記スクリュー
   コンベヤからの掘削土の受け入れに応じて排水する一
   方、 前記加圧貯蔵タンクの掘削土排出は、前記カッターヘッ
   ドによる掘削作業を中断した状態で、前記第１シャッタ
   ーにより前記排土口を閉鎖し、前記加圧貯蔵タンク内に
   給水した高圧水を排水してタンク内を大気圧に戻したの
   ち、前記第２シャッターを開放し前記スクリューを回転
   させて掘削土排出口より行う請求項１記載の泥土圧式シ
   ールド掘進機による掘削方法。
6. 【請求項６】 シールド掘進機本体の前端のカッターヘ
   ッドによる掘削作業は前記第１シャッターを開放すると
   ともに、前記第２シャッターにより加圧貯蔵タンクの掘
   削土排出口を閉鎖し、あらかじめ前記加圧貯蔵タンク内
   に導入してタンク内を加圧した高圧空気を前記スクリュ
   ーコンベヤからの掘削土の受け入れに応じて排気する一
   方、 前記加圧貯蔵タンクの掘削土排出は、前記カッターヘッ
   ドによる掘削作業を中断した状態で、前記第１シャッタ
   ーにより前記排土口を閉鎖し、前記加圧貯蔵タンク内に
   導入した高圧空気を排気してタンク内を大気圧に戻した
   のち、前記第２シャッターを開放し前記スクリューを回
   転させて掘削土排出口より行う請求項２記載の泥土圧式
   シールド掘進機による掘削方法。