JP2002213181A - 土圧式シールド機 - Google Patents
土圧式シールド機Info
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- JP2002213181A JP2002213181A JP2001010074A JP2001010074A JP2002213181A JP 2002213181 A JP2002213181 A JP 2002213181A JP 2001010074 A JP2001010074 A JP 2001010074A JP 2001010074 A JP2001010074 A JP 2001010074A JP 2002213181 A JP2002213181 A JP 2002213181A
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- Japan
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- earth
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- pressure
- cutter
- cutter head
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Abstract
(57)【要約】
【課題】カッタヘッドの中心部付近での掘削土砂の流動
性を促進させて、カッタチャンバ内への掘削土砂の取り
込みを円滑にすることができ、カッタトルク及び総推進
力の低減を可能とする土圧式シールド機を提供する。 【解決手段】本体胴部の前端部に隔壁２が設けられ、隔
壁２に支持されて回転するカッタヘッドと隔壁との間に
カッタチャンバ５が区画され、カッタチャンバ５に取り
込んだ掘削土砂により切羽を押さえる土圧式シールド機
において、カッタヘッドの中心部付近に向けて高圧水を
噴射する噴射装置１３，１９ａ〜１９ｃを設けた。
性を促進させて、カッタチャンバ内への掘削土砂の取り
込みを円滑にすることができ、カッタトルク及び総推進
力の低減を可能とする土圧式シールド機を提供する。 【解決手段】本体胴部の前端部に隔壁２が設けられ、隔
壁２に支持されて回転するカッタヘッドと隔壁との間に
カッタチャンバ５が区画され、カッタチャンバ５に取り
込んだ掘削土砂により切羽を押さえる土圧式シールド機
において、カッタヘッドの中心部付近に向けて高圧水を
噴射する噴射装置１３，１９ａ〜１９ｃを設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、土圧式シールド
機に関し、さらに詳細には、カッタチャンバ内に取り込
んだ掘削土砂により切羽水圧・土圧に対抗させながら掘
進する土圧式（あるいは泥土圧式）のシールド機に関す
る。
機に関し、さらに詳細には、カッタチャンバ内に取り込
んだ掘削土砂により切羽水圧・土圧に対抗させながら掘
進する土圧式（あるいは泥土圧式）のシールド機に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】土圧式シールド工法は、カッタヘッドを
回転させながらシールド機により掘進し、カッタチャン
バ内に取り込んだ掘削土砂を塑性流動化させるととも
に、切羽水圧・土圧に対抗させるべく設定土圧に調整し
ながら排土する工法である。
回転させながらシールド機により掘進し、カッタチャン
バ内に取り込んだ掘削土砂を塑性流動化させるととも
に、切羽水圧・土圧に対抗させるべく設定土圧に調整し
ながら排土する工法である。
【０００３】この工法に使用されるシールド機のカッタ
ヘッドは、カッタヘッド軸から放射状に延びる複数のス
ポークにより構成され、掘削土砂はこのスポークの間に
形成されるカッタスリットを通してカッタチャンバ内に
取り込まれる。カッタチャンバ内に取り込まれた掘削土
砂は、カッタヘッドの内面に設置した撹拌翼及びシール
ド隔壁に設置した固定翼によって混練りされ、塑性流動
化される。
ヘッドは、カッタヘッド軸から放射状に延びる複数のス
ポークにより構成され、掘削土砂はこのスポークの間に
形成されるカッタスリットを通してカッタチャンバ内に
取り込まれる。カッタチャンバ内に取り込まれた掘削土
砂は、カッタヘッドの内面に設置した撹拌翼及びシール
ド隔壁に設置した固定翼によって混練りされ、塑性流動
化される。
【０００４】カッタヘッドにおいて、掘削土砂を取り込
むためのカッタスリットは、通常、外周部になるほど幅
が大きくなり、また周速度も大きくなるため、外周部の
方が掘削土砂を取り込み易く、逆に中心部に近くなるほ
ど掘削土砂を取り込みにくい構造となっている。
むためのカッタスリットは、通常、外周部になるほど幅
が大きくなり、また周速度も大きくなるため、外周部の
方が掘削土砂を取り込み易く、逆に中心部に近くなるほ
ど掘削土砂を取り込みにくい構造となっている。
【０００５】このため、掘削土砂がカッタヘッドの中心
部付近で滞留し易く、カッタヘッド自体に張り付いた
り、その中心部付近で固まったりし、カッタチャンバ内
への掘削土砂の取り込みを阻害することがある。土砂の
取り込みが悪くなるとカッタヘッドの回転トルクが高く
なり、またシールド推進力も大きくなってシールドの負
担が増大し、寿命が短くなるという大きな問題となる。
部付近で滞留し易く、カッタヘッド自体に張り付いた
り、その中心部付近で固まったりし、カッタチャンバ内
への掘削土砂の取り込みを阻害することがある。土砂の
取り込みが悪くなるとカッタヘッドの回転トルクが高く
なり、またシールド推進力も大きくなってシールドの負
担が増大し、寿命が短くなるという大きな問題となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目
的を達成するものである。この発明の目的は、カッタヘ
ッドの中心部付近での掘削土砂の流動性を促進させて、
カッタチャンバ内への掘削土砂の取り込みを円滑にする
ことができ、カッタトルク及び総推進力の低減を可能と
する土圧式シールド機を提供することにある。
な技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目
的を達成するものである。この発明の目的は、カッタヘ
ッドの中心部付近での掘削土砂の流動性を促進させて、
カッタチャンバ内への掘削土砂の取り込みを円滑にする
ことができ、カッタトルク及び総推進力の低減を可能と
する土圧式シールド機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を達
成するために、次のような手段を採用している。すなわ
ち、この発明は、本体胴部の前端部に隔壁が設けられ、
この隔壁に支持されて回転するカッタヘッドと前記隔壁
との間にカッタチャンバが区画され、このカッタチャン
バに取り込んだ掘削土砂により切羽を押さえる土圧式シ
ールド機において、前記カッタヘッドの中心部付近に向
けて高圧水を噴射する噴射装置を設けたことを特徴とす
る土圧式シールド機にある。
成するために、次のような手段を採用している。すなわ
ち、この発明は、本体胴部の前端部に隔壁が設けられ、
この隔壁に支持されて回転するカッタヘッドと前記隔壁
との間にカッタチャンバが区画され、このカッタチャン
バに取り込んだ掘削土砂により切羽を押さえる土圧式シ
ールド機において、前記カッタヘッドの中心部付近に向
けて高圧水を噴射する噴射装置を設けたことを特徴とす
る土圧式シールド機にある。
【０００８】この発明によれば、カッタヘッドの中心部
付近に噴射される高圧水により、その付近での掘削土砂
の流動化が促進され、カッタチャンバ内に掘削土砂を円
滑に取り込むことができる。したがって、カッタトルク
及び総推進力の低減を図ることができる。
付近に噴射される高圧水により、その付近での掘削土砂
の流動化が促進され、カッタチャンバ内に掘削土砂を円
滑に取り込むことができる。したがって、カッタトルク
及び総推進力の低減を図ることができる。
【０００９】より具体的には、前記隔壁及び前記カッタ
ヘッドには前記カッタチャンバ内に取り込んだ掘削土砂
を互いに協働して攪拌するための固定翼及び攪拌翼がそ
れぞれ設けられ、前記噴射装置は、前記固定翼と、その
内部に設けられた噴射孔によって構成される。
ヘッドには前記カッタチャンバ内に取り込んだ掘削土砂
を互いに協働して攪拌するための固定翼及び攪拌翼がそ
れぞれ設けられ、前記噴射装置は、前記固定翼と、その
内部に設けられた噴射孔によって構成される。
【００１０】前記噴射孔は複数設けられ、各噴射孔は、
高圧水をほぼ水平方向、斜方向及びほぼ鉛直方向にそれ
ぞれ噴射するものである。また、前記各噴射孔は、高圧
水の圧送ポンプに接続された管路から分岐する分岐管路
にそれぞれ接続され、各分岐管路には制御弁が設けられ
ている。
高圧水をほぼ水平方向、斜方向及びほぼ鉛直方向にそれ
ぞれ噴射するものである。また、前記各噴射孔は、高圧
水の圧送ポンプに接続された管路から分岐する分岐管路
にそれぞれ接続され、各分岐管路には制御弁が設けられ
ている。
【００１１】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照しながら以下に説明する。図１は、この発明による土
圧式シールド機の実施の形態を示す軸方向断面図、図２
はカッタヘッドの正面図である。シールド機は本体胴部
１の前端部に隔壁２が設けられ、この隔壁２にカッタヘ
ッド３の軸４が回転自在に支持されている。このカッタ
ヘッド３と隔壁２との間にカッタチャンバ５が区画され
ている。
照しながら以下に説明する。図１は、この発明による土
圧式シールド機の実施の形態を示す軸方向断面図、図２
はカッタヘッドの正面図である。シールド機は本体胴部
１の前端部に隔壁２が設けられ、この隔壁２にカッタヘ
ッド３の軸４が回転自在に支持されている。このカッタ
ヘッド３と隔壁２との間にカッタチャンバ５が区画され
ている。
【００１２】図２に示すように、カッタヘッド３は中心
部から放射状に伸びる複数のスポーク６を有し、隣接す
るスポーク６間にカッタスリット７が形成されている。
各スポーク６には多数のカッタビット８が装着されてい
る。隔壁２には駆動リング９が回転自在に支持され、こ
の駆動リング９と各スポーク６との間は支持ビーム１０
により連結されている。駆動リング９は駆動モータ１１
によって回転し、その回転トルクは支持ビーム１０を介
してカッタヘッド３に伝達される。
部から放射状に伸びる複数のスポーク６を有し、隣接す
るスポーク６間にカッタスリット７が形成されている。
各スポーク６には多数のカッタビット８が装着されてい
る。隔壁２には駆動リング９が回転自在に支持され、こ
の駆動リング９と各スポーク６との間は支持ビーム１０
により連結されている。駆動リング９は駆動モータ１１
によって回転し、その回転トルクは支持ビーム１０を介
してカッタヘッド３に伝達される。
【００１３】これにより、カッタヘッド３が回転して切
羽を掘削し、その掘削土砂はカッタスリット７を介して
カッタチャンバ５内に取り込まれる。隔壁２にはその外
周部側と中心部側に固定翼１２，１３がそれぞれ設けら
れ、またカッタヘッド３にはその外周部側と中心部側に
固定翼１２，１３に対応して撹拌翼１４，１５がそれぞ
れ設けられている。カッタチャンバ５内に取り込まれた
掘削土砂は、これら固定翼１２，１３と撹拌翼１４，１
５との協働により、すなわち両者が互いに近接して相対
回転することにより混練りされ、塑性流動化される。
羽を掘削し、その掘削土砂はカッタスリット７を介して
カッタチャンバ５内に取り込まれる。隔壁２にはその外
周部側と中心部側に固定翼１２，１３がそれぞれ設けら
れ、またカッタヘッド３にはその外周部側と中心部側に
固定翼１２，１３に対応して撹拌翼１４，１５がそれぞ
れ設けられている。カッタチャンバ５内に取り込まれた
掘削土砂は、これら固定翼１２，１３と撹拌翼１４，１
５との協働により、すなわち両者が互いに近接して相対
回転することにより混練りされ、塑性流動化される。
【００１４】カッタチャンバ５にはスクリューコンベア
１６が開口している。カッタチャンバ５内に取り込まれ
た掘削土砂は、切羽土圧・水圧に対抗させるべく設定土
圧に調整されながら、このスクリューコンベア１６によ
り排土される。推進ジャッキ１７はシールド本体胴部１
内に環状に配置された覆工セグメント１８から反力を取
って本体胴部１を推進させるためのものであり、この本
体胴部１の推進に伴ってカッタヘッド３の回転による切
羽の掘削がなされる。
１６が開口している。カッタチャンバ５内に取り込まれ
た掘削土砂は、切羽土圧・水圧に対抗させるべく設定土
圧に調整されながら、このスクリューコンベア１６によ
り排土される。推進ジャッキ１７はシールド本体胴部１
内に環状に配置された覆工セグメント１８から反力を取
って本体胴部１を推進させるためのものであり、この本
体胴部１の推進に伴ってカッタヘッド３の回転による切
羽の掘削がなされる。
【００１５】この発明によれば、カッタヘッド３の中心
部付近に高圧水を噴射するための噴射装置が設けられて
いる。図３は噴射装置の全体を示す図である。噴射装置
は、隔壁２の中心部側に設けられた固定翼１３と、この
固定翼１３の内部に設けられた３つの噴射孔１９ａ，１
９ｂ，１９ｃによって構成されている。噴射孔１９ａ，
１９ｂ，１９ｃは、いずれもカッタヘッド３の中心部付
近に向けて高圧水を噴射するものであるが、それぞれほ
ぼ水平方向、斜方向（ほぼ４５度方向）及び鉛直方向に
高圧水を噴射する。
部付近に高圧水を噴射するための噴射装置が設けられて
いる。図３は噴射装置の全体を示す図である。噴射装置
は、隔壁２の中心部側に設けられた固定翼１３と、この
固定翼１３の内部に設けられた３つの噴射孔１９ａ，１
９ｂ，１９ｃによって構成されている。噴射孔１９ａ，
１９ｂ，１９ｃは、いずれもカッタヘッド３の中心部付
近に向けて高圧水を噴射するものであるが、それぞれほ
ぼ水平方向、斜方向（ほぼ４５度方向）及び鉛直方向に
高圧水を噴射する。
【００１６】各噴射孔１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、高圧
水の圧送ポンプ２０に接続された管路２１から分岐する
分岐管路２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ接続され、
各分岐管路２２ａ，２２ｂ，２２ｃには制御弁２３ａ，
２３ｂ，２３ｃがそれぞれ設けられている。各制御弁２
３ａ，２３ｂ，２３ｃは、シールド操作室から遠隔操作
される制御装置２４により制御される。なお、固定翼１
３はカッタヘッド３の軸４を挟んで２つ設けられ、それ
ぞれの固定翼１３に上述のような噴射孔が設けられてい
る。
水の圧送ポンプ２０に接続された管路２１から分岐する
分岐管路２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ接続され、
各分岐管路２２ａ，２２ｂ，２２ｃには制御弁２３ａ，
２３ｂ，２３ｃがそれぞれ設けられている。各制御弁２
３ａ，２３ｂ，２３ｃは、シールド操作室から遠隔操作
される制御装置２４により制御される。なお、固定翼１
３はカッタヘッド３の軸４を挟んで２つ設けられ、それ
ぞれの固定翼１３に上述のような噴射孔が設けられてい
る。
【００１７】次に上記実施の形態のものの作用を説明す
る。カッタヘッド３の回転速度及び推進ジャッキ１７の
ジャッキ速度をできるだけ一定にして、シールド機によ
る掘進が行われ、その際、噴射装置は切羽圧力に影響を
与えない状態で使用される。すなわち、掘進と同時に３
つの噴射孔１９ａ，１９ｂ，１９ｃから３方向に一定の
圧力及び流量で高圧水を噴射する。この高圧水の噴射に
より掘削土砂は流動化が促進され、スクリューコンベア
１６の排土口に向かって移動し易くなる。
る。カッタヘッド３の回転速度及び推進ジャッキ１７の
ジャッキ速度をできるだけ一定にして、シールド機によ
る掘進が行われ、その際、噴射装置は切羽圧力に影響を
与えない状態で使用される。すなわち、掘進と同時に３
つの噴射孔１９ａ，１９ｂ，１９ｃから３方向に一定の
圧力及び流量で高圧水を噴射する。この高圧水の噴射に
より掘削土砂は流動化が促進され、スクリューコンベア
１６の排土口に向かって移動し易くなる。
【００１８】そして、掘進開始後、３方向に向けての噴
射孔１９ａ，１９ｂ，１９ｃの圧力及び流量が、ある程
度の掘進距離の間（例えばセグメント１８の１リングの
1/10程度）一定状態が続いている場合には、最も中心部
近くに向かう斜方向の噴射孔１９ｂのみから高圧水を噴
射し、それ以外の噴射孔１９ａ，１９ｃについては制御
弁２３ａ，２３ｃの作動により噴射を停止する。これに
より、高圧水の噴射が過剰になるのを防止することがで
き、切羽圧力に影響を与えることがない。
射孔１９ａ，１９ｂ，１９ｃの圧力及び流量が、ある程
度の掘進距離の間（例えばセグメント１８の１リングの
1/10程度）一定状態が続いている場合には、最も中心部
近くに向かう斜方向の噴射孔１９ｂのみから高圧水を噴
射し、それ以外の噴射孔１９ａ，１９ｃについては制御
弁２３ａ，２３ｃの作動により噴射を停止する。これに
より、高圧水の噴射が過剰になるのを防止することがで
き、切羽圧力に影響を与えることがない。
【００１９】また、カッタヘッド３に掘削土砂が付着し
てカッタチャンバ５内に掘削土砂を取り込みにくい状態
では、いずれかの噴射孔の圧力が上昇するとともに、流
量が減少する現象が生じるので、その噴射孔の圧力及び
流量を制御弁２３ａ，２３ｂ，２３ｃを操作して増加さ
せる。これにより、その付近の掘削土砂の流動化を促進
させるとともに、カッタヘッド３に付着した掘削土砂を
取り除くことができる。
てカッタチャンバ５内に掘削土砂を取り込みにくい状態
では、いずれかの噴射孔の圧力が上昇するとともに、流
量が減少する現象が生じるので、その噴射孔の圧力及び
流量を制御弁２３ａ，２３ｂ，２３ｃを操作して増加さ
せる。これにより、その付近の掘削土砂の流動化を促進
させるとともに、カッタヘッド３に付着した掘削土砂を
取り除くことができる。
【００２０】上記実施の形態は例示にすぎず、この発明
は実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記
実施の形態では噴射孔を固定翼に設けたが、噴射専用の
ノズルを隔壁に設けてもよい。しかし、上記実施の形態
のように固定翼に設けるほうが部材数が増えることはな
く、好ましい形態である。また、固定翼の数、これに設
けられる噴射孔の数は、適宜増減することができる。
は実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記
実施の形態では噴射孔を固定翼に設けたが、噴射専用の
ノズルを隔壁に設けてもよい。しかし、上記実施の形態
のように固定翼に設けるほうが部材数が増えることはな
く、好ましい形態である。また、固定翼の数、これに設
けられる噴射孔の数は、適宜増減することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、高圧
水の噴射によりカッタヘッドの中心部付近での掘削土砂
の滞留が生じることなく、その流動性が促進され、した
がってカッタチャンバ内への掘削土砂の取り込みを円滑
にすることができ、カッタトルク及び総推進力の低減を
図ることができる。
水の噴射によりカッタヘッドの中心部付近での掘削土砂
の滞留が生じることなく、その流動性が促進され、した
がってカッタチャンバ内への掘削土砂の取り込みを円滑
にすることができ、カッタトルク及び総推進力の低減を
図ることができる。
【図１】この発明による土圧式シールド機の全体を示す
軸方向断面図である。
軸方向断面図である。
【図２】カッタヘッドの正面図である。
【図３】高圧水の噴射装置の詳細を示す図である。
１：本体胴部 ２：隔壁 ３：カッタヘッド ４：カッタヘッドの軸 ５：カッタチャンバ ６：スポーク ７：カッタスリット １０：支持ビーム １１：駆動モータ １２，１３：固定翼 １４，１５：撹拌翼 １６：スクリューコンベア １７：推進ジャッキ １８：セグメント １９ａ，１９ｂ，１９ｃ：噴射孔 ２０：圧送ポンプ ２１：管路 ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ：分岐管路 ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ：制御弁 ２４：制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 善彦 東京都千代田区三崎町二丁目５番３号 鉄 建建設株式会社内 (72)発明者 猪塚 武志 東京都千代田区三崎町二丁目５番３号 鉄 建建設株式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 AC04 BA03 BA28 BB08 CA01 CA03
Claims (5)
- 【請求項１】本体胴部の前端部に隔壁が設けられ、この
隔壁に支持されて回転するカッタヘッドと前記隔壁との
間にカッタチャンバが区画され、このカッタチャンバに
取り込んだ掘削土砂により切羽を押さえる土圧式シール
ド機において、 前記カッタヘッドの中心部付近に向けて高圧水を噴射す
る噴射装置を設けたことを特徴とする土圧式シールド
機。 - 【請求項２】前記隔壁及び前記カッタヘッドには前記カ
ッタチャンバ内に取り込んだ掘削土砂を互いに協働して
攪拌するための固定翼及び攪拌翼がそれぞれ設けられ、 前記噴射装置は、前記固定翼と、その内部に設けられた
噴射孔によって構成されることを特徴とする請求項１記
載の土圧式シールド機。 - 【請求項３】前記噴射孔は複数設けられていることを特
徴とする請求項２記載の土圧式シールド機。 - 【請求項４】前記各噴射孔は、高圧水をほぼ水平方向、
斜方向及びほぼ鉛直方向にそれぞれ噴射するものである
こと特徴とする請求項３記載の土圧式シールド機。 - 【請求項５】前記各噴射孔は、高圧水の圧送ポンプに接
続された管路から分岐する分岐管路にそれぞれ接続さ
れ、各分岐管路には制御弁が設けられていることを特徴
とする請求項３又は４記載の土圧式シールド機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001010074A JP2002213181A (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | 土圧式シールド機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001010074A JP2002213181A (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | 土圧式シールド機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002213181A true JP2002213181A (ja) | 2002-07-31 |
Family
ID=18877455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001010074A Pending JP2002213181A (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | 土圧式シールド機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002213181A (ja) |
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2001
- 2001-01-18 JP JP2001010074A patent/JP2002213181A/ja active Pending
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