JP2002349193A - シールド掘進機の排土用スクリューコンベア及びこれを用いたシールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 掘進の途中で摩耗の激しい部位のみの交換が
可能、また交換が容易なシールド掘進機の排土用スクリ
ューコンベア及びこれを用いたシールド掘進機を得る。 【解決手段】 シールド掘進機１の前端部の掘削機構で
掘削された土砂をシールド掘進機１の後端側へ搬出する
排土用スクリューコンベア９であって、軸方向で少なく
とも３分割可能状態で連結されたケーシング１１と、ケ
ーシング１１の後端側に設置されてスクリュー１３を回
転駆動する回転駆動手段１５と、後端側を回転駆動手段
１５に保持されて軸方向で少なくとも３分割可能状態で
連結されたスクリュー１３とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシールド掘進機の前
端部の掘削機構で掘削された土砂をシールド掘進機の後
端側へ搬出する排土用スクリューコンベアに関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の排土用スクリューコンベア
を備えた一般的なシールド掘進機の断面図である。図に
おいて、６１は円筒状のシールド掘進機の本体、６３は
本体６１の前端部に設置されたカッターヘッド、６５は
一端側に土砂取り込み口６５ａを有し、他端側に土砂排
出口６５ｂを有するスクリューコンベアである。スクリ
ューコンベア６５は、円筒状のケーシング６５ｃの内部
にスクリュー６５ｄを収容しており、このスクリュー６
５ｄは後端部の回転駆動部６６に片持ち支持されてい
る。土砂取り込み口６５ａはカッターヘッド６３の近傍
に配置され、土砂排出口６５ｂは本体６１の後端部に位
置している。

【０００３】６９は土砂排出口６５ｂに設けられて土砂
排出口６５ｂを開閉するゲート、７０は一端側を土砂排
出口６５ｂの下方に配置されて土砂排出口６５ｂから排
出される土砂を搬出するベルトコンベアである。７２は
本体６１の内部の後方部に設置されてセグメントの組立
を行うエレクタ、７４はエレクタ７２によって組み立て
られたトンネルを構成するセグメント、７６はセグメン
ト７４に反力を取って本体６１を前方に推進させる推進
ジャッキである。

【０００４】上記のように構成された従来のシールド掘
進機においては、カッタヘッド６３によって地盤を掘削
し、掘削によって発生して土砂をスクリューコンベア６
５によって本体６１の後端まで搬出して、ベルトコンベ
ア７０によってトンネルの後方へ搬出される。そして、
本体６１を推進ジャッキ７６によって前方に押し出し、
既に組み立てられたセグメント７４との間に１リング分
のスペースが確保されるとエレクタ７２によって新たな
セグメントが組み立てられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成されたスクリューコンベア６５には以下のよ
うな問題点がある。従来のスクリューコンベア６５はケ
ーシング６５ｃ、スクリュー６５ｄ共に、組立時に必要
な最小限の分割であった（図８の例では２分割）。これ
は、通常シールド掘進機での掘進距離では一台のシール
ド掘進機で掘進中にスクリューコンベアの摩耗等による
交換等を考慮する必要はないからである。しかしなが
ら、このように摩耗等による交換を考慮していない構造
では、例えば高摩耗性土質や長距離の施工に際して、ス
クリューコンベアの耐久性限界に達した場合には、健全
な（交換不要）部分も含めて大部分を交換しなければな
らなくなり不経済なものとなっていた。

【０００６】また、そもそもスクリューコンベアの一部
を掘進途中で交換するという発想がないので、交換につ
いての配慮が全くなされておらず、現実に交換をしよう
としても作業がきわめて煩雑になる。例えば、ケーシン
グの先端部はシールド掘進機のバルクヘッドに固定され
ており、取り外しはきわめて困難であるし、また、ケー
シングの前端側を取り外したとしても、後端側を再度取
り付ける際の位置決め等が難しいという問題がある。

【０００７】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、掘進の途中で摩耗の激しい部位のみの
交換が可能、また交換が容易なシールド掘進機の排土用
スクリューコンベア及びこれを用いたシールド掘進機を
得ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るシールド掘
進機の排土用スクリューコンベアは、シールド掘進機の
前端部の掘削機構で掘削された土砂をシールド掘進機の
後端側へ搬出するものであって、軸方向で少なくとも３
分割可能状態で連結されたケーシングと、該ケーシング
の後端側に設置されてスクリューを回転駆動する回転駆
動手段と、後端側を該回転駆動手段に保持されて軸方向
で少なくとも３分割可能状態で連結されたスクリューと
を備えたものである。

【０００９】また、スクリュー及びケーシングは最前端
部が最も短尺になるように設定されていることを特徴と
するものである。

【００１０】また、最前端部のケーシングを、シールド
掘進機側に固定された外管と該外管に取り外し可能に挿
通された内管とからなる二重管構造にしたことを特徴と
するものである。

【００１１】また、少なくとも前端側２つのケーシング
を半割構造としたことを特徴とするものである。

【００１２】また、ケーシングを吊り下げ支持する棒材
を備え、該棒材は、一端側がケーシングにピン結合さ
れ、他端側がシールド掘進機の上部にピン結合されてな
ることを特徴とするものである。

【００１３】また、本発明に係るシールド掘進機は、上
記の排土用スクリューコンベアを有することを特徴とす
るものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態の排
土用スクリューコンベアを備えたシールド掘進機の断面
図、図２は排土用スクリューコンベアの説明図である。
まず、図１に基づいてシールド掘進機の全体構成を概説
する。シールド掘進機１は、筒状の本体３と、該本体３
の前端部にあって地山を掘削するカッターヘッド（図示
なし）と、本体３を掘進させるためのシールドジャッキ
５と、シールドセグメント７を組み立てるためのエレク
ター装置８と、カッターヘッドで掘削された土砂を排出
するためのスクリューコンベア９を備えている。

【００１５】スクリューコンベア９は筒状のケーシング
１１と、該ケーシング１１の中に収納されたスクリュー
１３とを備えている。スクリュー１３は後端側に設置さ
れた回転駆動装置１５に片持ち支持されてケーシング１
１内を回転可能に設置されている。ケーシング１１の前
端部はバルクヘッド１７に接合されると共に開口して土
砂取り込み口１９を形成している。ケーシング１１は中
央よりも前方寄りの下部を支持台２１で支持されると共
に、略中央部をリンクテンションバー２３で吊り下げ支
持されている。リンクテンションバー２３は一端が本体
３の上部壁に、他端がケーシング１１にそれぞれピン結
合されている。

【００１６】次に、スクリューコンベア９の構造につい
て、図２に基づいて説明する。スクリューコンベア９の
ケーシング１１は複数（この例では６段）に分割可能な
ものが連結されて構成されており、後述のスクリュー１
３の分割との関係で必要箇所にハンドホール１２が設け
られている。第１段ケーシング１１ａ（前方に位置する
ものから順に１段目とする）は、二重管構造になってい
る。すなわち、外管１１１がバルクヘッド１７に固定さ
れており、これに内管１１２が挿通されて構成されてい
る。また、土砂取り込み口１９には、土砂取り込み口１
９を開閉するためのバルクヘッドゲート（図示なし）が
設置されている。

【００１７】第２段ケーシング１１ｂはその端部を第１
段ケーシング１１ａにボルト接合されている。第２段ケ
ーシング１１ｂは円筒を半割にしたものを軸方向に形成
したフランジ部でボルト接合して形成されている。第２
段目１１ｂを半割にしたのは、交換時のハンドリングを
容易すると共に作業スペースの確保のためである。第３
段ケーシング１１ｃも半割になっており、半割の位置は
第２段とは９０度ずれた位置にあり、上下で割れるよう
になっている。

【００１８】第３段ケーシング１１ｃの下方には支持台
２１が設けられており、スクリューコンベア９は支持台
２１によって下部から支持されている。第４段ケーシン
グ１１ｄ、第５段ケーシング１１ｅ、第６段ケーシング
１１ｆは半割ではなく円筒管から形成されている。第５
段ケーシング１１ｅと第６段ケーシング１１ｆの接続部
は、第６段ケーシング１１ｆの前端側の一部が第５段ケ
ーシング１１ｅに挿通されていわゆるテレスコピック状
になっており、第５段ケーシング１１ｅと第６段ケーシ
ング１１ｆとの間ではケーシングが伸縮可能になってい
る（図２は縮めた状態を示している）。第５段ケーシン
グ１１ｅと第６段ケーシング１１ｆに亘って伸縮可能な
スライドジャッキ２５が設置されている。そして、この
スライドジャッキ２５を伸縮させてることによって、第
５段ケーシング１１ｅと第６段ケーシング１１ｆを伸縮
させることができる。

【００１９】次に、ケーシング１１の中に収納されてい
るスクリュー１３について説明する。スクリュー１３も
複数に分割（本例では４分割）可能なものが連結されて
構成されている。図３はシールド掘進機の前端部の拡大
図、図４は図３の円Ａで囲んだ部分であるスクリュー１
３の第１段目と第２段目の連結部の構造の説明図であ
り、図４（ａ）は連結前の状態を示し、図４（ｂ）は連
結後の状態を示している。以下、スクリュー１３の第１
段目と第２段目の連結部の構造を説明する。

【００２０】第１段スクリュー１３ａの後端部は拡径さ
れた位置決め部２７と、この位置決め部２７より縮径し
た断面六角形の係合部２９と、さらに縮径した係止部３
１とを備えている。係止部３１には係止ピン３３を挿入
するための孔３５が設けられている。一方、第２段スク
リュー１３ｂの前端部は、第１段スクリュー１３ａの係
合部２９に係合できる断面六角形の六角孔３７を有して
いる。そして六角孔３７の後方には第１段スクリュー１
３ａの係止部３１が挿通できる係止孔３９を有してい
る。さらに、係止孔３９の壁部には係止ピン３３の挿通
孔４１と、挿通孔４１の対向面には係止ピン３３の位置
決めをするための段部４３が形成されいる。

【００２１】上記のように構成された第１段スクリュー
１３ａと第２段スクリュー１３ｂの連結は、第２段目の
前端部に第１段目の後端部を挿通して、第２段スクリュ
ー１３ｂの前端を第１段スクリュー１３ａの位置決め部
２７に当接させ、その状態で係止ピン３３を挿入し、係
止ピン３３の抜け止めのための蓋４５をボルト止めして
構成されている。

【００２２】図５〜図７はスクリューコンベア９の第１
段スクリュー１３ａ及び第１段ケーシング１１ａの交換
手順の説明図である。以下、図５〜図７に基づいて交換
手順を説明する。まず、スライドジャッキ２５を駆動し
て第６段ケーシング１１ｆを第５段ケーシング１１ｅの
後方に相対移動させる。このとき、スクリュー１３は第
６段ケーシング１１ｆに取り付けられた回転駆動装置１
５に設置されているので、スクリュー１３全体が後方に
移動する。そして、スクリュー１３の先端部がバルクヘ
ッド１７の内側まで移動したら、バルクヘッドゲート４
７を閉じる。このように、まずバルクベッドゲート４７
を閉じるのは、掘削チャンバーに連通しているスクリュ
ーコンベア９は、掘削チャンバー内の加圧状態の土砂等
が充満しており、この状態でケーシング１３を分解しよ
うとすると土砂等が吹き出すことになるからである。

【００２３】バルクヘッドゲート４７を閉じて、スクリ
ュー１３を後退させた状態では、スクリュー１３の連結
部はハンドホールの位置に来ている。そこで、ハンドホ
ール１２の扉を開けてスクリュー１３の第１段と第２段
の連結部の係止ピン３３を外し、スライドジャッキ２５
をさらに伸ばして連結部の挿入部を抜き出した後、さら
にケーシング１１の第２段と第３段の連結を外す。この
状態で、図５に示すように、チェーンブロック４９等に
よってケーシング１１の中間部及び後端部を吊り下げて
おく。そして、さらに第３段のケーシング１１ｃと支持
台２１との連結を外す。この状態で、スクリューコンベ
ア９の第３段目以降を後方に移動させる。

【００２４】次に、図６に示すように、第３段ケーシン
グ１１ｃの下半分を取り外してスペースを確保する。こ
の状態で、図７（ａ）に示すように、支持台２１の台座
部２１ａを取り外し、さらに、第２段ケーシング１１ｂ
を第１段スクリュー１３ａと共に取り外す。そして、図
７（ｂ）に示すように、第１段ケーシング１３ａの内管
１１２を取り外す。

【００２５】以上のようにして、第１段ケーシング１１
ａの内管１１２及び第１段スクリュー１３ａの取り外し
が終わると、内管１１２及び第１段スクリュー１３ａの
交換品を前述の取り外し手順と逆の手順によってセット
する。すなわち、内管１１２を外管１１１に挿通して設
置し、第２段ケーシング１１ｂを第１段ケーシング１１
ａに連結して、第１段ケーシング１１ａ及び第２段ケー
シング１１ｂ内に新たな第１段スクリュー１３ａを載置
する。そして、第３段ケーシング１１ｃの下半分のケー
シングを取り付け、さらに台座部２１ａを設置する。

【００２６】この状態で、チェーンブロック４９に吊り
下げた第３段目以後のケーシング１１を第２段ケーシン
グ１１ｂに近づけて、位置合わせをして第２段ケーシン
グ１１ｂと第３段ケーシング１１ｃを連結する。このと
き、ケーシング１１はリンクテンションバー２３によっ
て動きが規制されているので、位置決めが容易にでき
る。上記連結後、ハンドホール１２から手を入れて第１
段スクリュー１３ａを第２段スクリュー１３ｂの先端部
に連結する。以上が終了すると、バルクヘッドゲート４
７を開け、スライドジャッキ２５を縮退させる。これに
よって、スクリュー１３は前方に移動して図１の状態に
戻る。

【００２７】以上のように、本実施の形態によれば、ケ
ーシング１１を６段に分割し、スクリュー１３を４段に
分割しているので、摩耗の激しい第１段目、第２段目等
交換の必要な部分のみを交換することが可能となり、経
済的である。また、第１段ケーシング１１ａを２重管構
造として、内管１１２を引き出して取り外し可能にして
いるので、交換が容易である。さらに、第２段、第３段
ケーシング１１ｂ，１１ｃを半割構造にしたので、ケー
シング１１自体のメンテナンス時のハンドリングや搬出
作業が容易であると同時にスクリュー１３のメンテナン
スも容易となる。また、第３段ケーシング１１ｃをリン
クテンションバー２３で吊り下げるようにしたので、ケ
ーシング１１、スクリュー１３の交換時における位置決
めが容易にできると共に、後端側を完全に撤去すること
なく前端側の交換が可能となるので作業性がきわめてよ
い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、シールド掘進機の前端部の掘削機構で掘削された土
砂をシールド掘進機の後端側へ搬出する排土用スクリュ
ーコンベアであって、軸方向で少なくとも３分割可能状
態で連結されたケーシングと、該ケーシングの後端側に
設置されてスクリューを回転駆動する回転駆動手段と、
後端側を該回転駆動手段に保持されて軸方向で少なくと
も３分割可能状態で連結されたスクリューとを備えたこ
とにより、ケーシング及びスクリューにおける摩耗の激
しい第１段目、第２段目等交換の必要な部分のみを交換
することが可能となり、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態であるシールド掘進機
の軸方向断面図である。

【図２】 本発明の一実施の形態であるスクリューコン
ベアの説明図である。

【図３】 図１の一部を拡大して示す拡大図である。

【図４】 本発明の一実施の形態であるスクリューの連
結部の説明図である。

【図５】 本発明の一実施の形態の交換作業の説明図で
ある。

【図６】 本発明の一実施の形態の交換作業の説明図で
ある。

【図７】 本発明の一実施の形態の交換作業の説明図で
ある。

【図８】 従来例の説明図である。

【符号の説明】

１ シールド掘進機 ９ スクリューコンベア １１ ケーシング １３ スクリュー ２３ リンクテンションバー（棒材）

フロントページの続き (72)発明者 小林 曉 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 佐伯 博 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋建 設株式会社内 (72)発明者 稲田 徹 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋建 設株式会社内 (72)発明者 中山 保 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋建 設株式会社内 (72)発明者 佐藤 慎 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋建 設株式会社内 (72)発明者 網野 巌 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋建 設株式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 AC02 DA03 DA04 3F040 AA10 BA01 EA03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機の前端部の掘削機構で掘
   削された土砂をシールド掘進機の後端側へ搬出する排土
   用スクリューコンベアであって、 軸方向で少なくとも３分割可能状態で連結されたケーシ
   ングと、該ケーシングの後端側に設置されてスクリュー
   を回転駆動する回転駆動手段と、後端側を該回転駆動手
   段に保持されて軸方向で少なくとも３分割可能状態で連
   結されたスクリューとを備えたことを特徴とするシール
   ド掘進機の排土用スクリューコンベア。
2. 【請求項２】 スクリュー及びケーシングは最前端部が
   最も短尺になるように設定されていることを特徴とする
   請求項１記載のシールド掘進機の排土用スクリューコン
   ベア。
3. 【請求項３】 最前端部のケーシングを、シールド掘進
   機側に固定された外管と該外管に取り外し可能に挿通さ
   れた内管とからなる二重管構造にしたことを特徴とする
   請求項１又は２記載のシールド掘進機の排土用スクリュ
   ーコンベア。
4. 【請求項４】 少なくとも前端側２つのケーシングを半
   割構造としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   に記載のシールド掘進機の排土用スクリューコンベア。
5. 【請求項５】 ケーシングを吊り下げ支持する棒材を備
   え、該棒材は、一端側がケーシングにピン結合され、他
   端側がシールド掘進機の上部にピン結合されてなること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシールド
   掘進機の排土用スクリューコンベア。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の排土用
   スクリューコンベアを有することを特徴とするシールド
   掘進機。