JP2860450B2 - シールド掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセミシールド工法による
導水路や下水道等のトンネルの掘削に用いられるシール
ド掘進機であり、排泥口や圧力導入孔をふさぐ付着土粒
子を自動的に除去するシールド掘進機に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機を先導体とし、その直後
へ地山を支える管体を後方の発進立坑内のジャッキで押
し込んで推進させながら埋設していく、セミシールド工
法で行なわれる導水路や下水道等の内径が０.８〜１.２
ｍ程度のトンネルの掘削に用いるシールド掘進機は、切
羽内圧力を保持して掘削地山を支えるため、バルクヘッ
ド前方の切羽内に泥土を圧入している。この切羽に圧入
した泥土は掘削した土砂と混合して流動性をもつ切羽内
土砂を形成する。切羽内土砂は、バルクヘッドに設けら
れる排泥口に導入され、排泥口に接続された排泥管内を
通って掘削機後方へ排出される。このようなシールド掘
進機では、従来、図１１に示すように、掘削中に切羽内
土砂３８の一部が付着土粒子４０となってバルクヘッド
２前面を覆い、圧力導入孔１０入口をふさいだり、排泥
口８を狭めたりしていた。圧力導入孔入口をふさいだ付
着土粒子は、圧力導入孔の奥にある圧力センサへの正確
な圧力伝播を妨げて切羽内圧力の検出精度を低下させ、
切羽内圧力制御に悪影響を与える。また、付着土粒子に
より排泥口が狭まることで、排泥口からの排泥状況が悪
化して、排泥口が閉塞したり、急に切羽内圧力が抜けて
急激な圧力低下から地山崩壊に至る噴発現象が発生した
りするなど、工事全体に支障をきたすことがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、上記した問題点を解決し、バルクヘッド前
面への付着土粒子を取除いて、切羽内圧力の検出精度を
維持すると共に、スムーズな切羽内土砂の排出を可能と
するシールド掘進機を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決した本
発明の構成は、 １） トンネル前方で地山を掘削するカッターヘッドの
後側に切羽と坑内とを隔てるバルクヘッドを設け、この
バルクヘッドに、切羽内土砂を後方へ排出する排泥管を
接続した排泥口と、この排泥口を開閉するストップゲー
トと、切羽内圧力検知用の圧力センサへ通じる圧力導入
孔とを設けたトンネル掘削用のシールド掘進機におい
て、排泥口の左半分および右半分をそれぞれふさぐ形状
の二枚のゲート板を排泥口を閉鎖する位置から圧力導入
孔のある高さまでを可動範囲として回動自在にバルクヘ
ッド前面に取付け、ストップゲートとしたことを特徴と
するシールド掘進機 ２） 前記二枚のゲート板中央の相互に接する部分に、
排泥口を閉鎖する位置で互いにかみ合いながら密着する
凹凸のかみ合わせ部をそれぞれ設けた、前記１）に記載
のシールド掘進機 にある。

【０００５】

【作用】本発明のシールド掘進機では、切羽内土砂を排
泥口から排出するためストップゲートの２枚のゲート板
を回動させると、ゲート板がバルクヘッド前面をスライ
ドしながら排泥口を開放すると共に、ゲート板の接触に
よりバルクヘッド前面に付着した土粒子をかき落とす。
ゲート板の可動範囲内にある圧力導入孔も、ゲート板を
開くたびに付着土粒子がかき取られて閉塞を免れ、切羽
内圧力が直接奥の圧力センサに伝わって圧力の検出精度
が保たれる。また、排泥口の縁に付着して排泥口を狭め
ていた付着土粒子もゲート板による除去でここに付着し
にくくなり、排泥状態が変化しない。ストップゲートを
開けると、切羽内土砂は切羽と坑内の圧力差により排泥
口に導入される。この後、排泥口と掘進機後方を接続す
る排泥管内を通って、後方へ排出され回収される。スト
ップゲートで排泥口を閉じる際は、再びゲート板がバル
クヘッド前面をスライドしながら排泥口をふさいでい
き、排泥口正面でゲート板同士が互いに密着して排泥口
を密閉する。

【０００６】ゲート板が排泥口正面でかみ合わせ部によ
り互いにかみ合う構成では、排泥口を閉じる際、排泥口
正面でゲート板同士が互いに凹凸部分をかみ合わせて強
く密着でき、より強い切羽内圧力に対しても排泥口を密
閉可能である。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例は、バルクヘッドの排泥口正面に二枚の互いに
かみ合うゲート板を設け、回動させて排泥口を開閉する
ストップゲートとした、シールド掘進機の例である。図
１は実施例を示す正面図、図２は実施例の前半部分の垂
直断面図、図３は実施例の後半部分の垂直断面図、図３
は実施例の後半部分の垂直断面図、図４は実施例の前半
部分の水平断面図、図５は実施例の後半部分の水平断面
図、図６は図２のＡ−Ａ断面図、図７は図２のＢ−Ｂ断
面図、図８は実施例の要部を示す一部切欠側面図、図９
は実施例の要部を示す一部切欠平面図、図１０は実施例
を用いたトンネル掘削作業を示す説明図である。

【０００８】本実施例のシールド掘進機１は、最前方で
回転して地山４２の掘削を行なうカッターヘッド１２の
直後に切羽３７と坑内作業空間を隔てるバルクヘッド２
がある。カッターヘッド１２を駆動する機構は、シール
ド１３内の減速機付電動機１４で発生する駆動力を、バ
ルクヘッド２中央を貫通する回転主軸１５に歯車１６を
介して伝え、回転主軸１５と直結したカッターヘッド１
２を回転させる仕組みとしている。一方、バルクヘッド
２には、切羽内土砂３８排出用の排泥口８や、切羽内圧
力を検知する圧力センサ９用の圧力導入孔１０、および
切羽圧入用泥土供給口１７を設けると共に、排泥口８を
開閉するストップゲート３を取付けている。排泥口８に
は、ここから導入する切羽内土砂３８をシールド掘進機
１後部へ通す排泥管１８が接続される。この排泥管１８
の終端には駆動装置２０により回転しながら、切羽内土
砂３８に含まれる石３９を泥土や砂と分離するトロンメ
ル１９が設置されている。分離された泥土や砂を収容す
るトロンメル１９下の貯泥槽２１は地上に設けられるタ
ンク３２と排泥パイプ２７で接続され、同じく地上の真
空吸引装置３１からの吸引力がここまで伝わるようにし
ている。一方トロンメル１９で分離された石３９の排出
手段として、立坑４１部まで石３９を運搬するトロッコ
２９が設置される。逆に、切羽３７へ泥土を圧入するた
めに、泥土を供給する送泥装置３３が地上に設けられ、
送泥パイプ２８でバルクヘッド２と接続されている。こ
うした各装置が接続されたシールド掘進機１は、立坑４
１内に設置される元押しジャッキ３０からの押圧力を、
地山４２を支えるヒューム管３６を介して最後端の受圧
部２３で受け、これを支えとしながら、受圧部２３の直
前にある中押しジャッキ２２で推進する仕組みである。

【０００９】本実施例のシールド掘進機１の排泥口８を
開閉するストップゲート３は、閉鎖状態で互いにかみ合
うかみ合わせ部３ａを備え、それぞれピン７を中心に回
動自在な二枚のゲート板４から構成される。ゲート板４
回動軸であるピン７は、バルクヘッド２を貫通し、ゲー
ト板４とバルクヘッド２の後面側にあるリンクアーム６
とを連結し一体化している。同じバルクヘッド２後面に
は、リンクアーム６を回動させて同軸のゲート板４を回
動させるゲートジャッキ５が、一端をリンクアーム６
に、他端をバルクヘッド２後面に、それぞれ回動自在に
取付けられる。バルクヘッド２の圧力導入孔１０は、ゲ
ート板４の回動範囲内に位置しており、このゲート板４
の回動範囲を規制するストッパー１１をバルクヘッド２
中央の高さに設けている。

【００１０】本実施例のシールド掘進機１を用いたトン
ネルの掘削方法では、地上の送泥装置３３から送泥パイ
プ２８を通して圧送された泥土をバルクヘッド２の泥土
供給口１７から切羽３７内に圧入し、切羽内圧力を高く
して地山４２の崩壊を防ぎながら、カッターヘッド１２
を回転させて掘削を行なっていく。掘削と同時にシール
ド掘進機１は中押しジャッキ２２により推進し、所定量
推進すると、その分元押しジャッキ３０によりヒューム
管３６が押し込まれて、トンネル部分の地山４２が支え
られると共にシールド掘進機１全体が前進した形にな
る。

【００１１】カッターヘッド１２で掘削された土砂や石
３９は、切羽３７に圧入した泥土と混合され、流動性を
持った切羽内土砂３８として切羽内圧力を維持し掘削地
山の崩壊を防ぐ役割を果たす。切羽内土砂３８の量が増
大して、圧力導入孔１０奥の圧力センサ９で検知する切
羽内圧力が適正値を超えた場合には、バルクヘッド２後
面の各ゲートジャッキ５を駆動して長さを縮め、ゲート
ジャッキ５とリンクしたリンクアーム６をピン７周りに
回動させると、同時にピン７で連結・一体化したゲート
板４がそれぞれ回動する。ストップゲート３を構成する
これらゲート板４の回動で排泥口８は開放され、切羽内
土砂３８が排泥口８に導入される。ゲート板４はそれぞ
れピン７周りを排泥口８外側方向に約１２０°回動して
バルクヘッド２中央のストッパー１１位置まで達し、こ
の間、圧力導入孔１０正面を含むバルクヘッド２前面を
覆う付着土粒子４０を直接接触しながらかき落とす。切
羽内圧力低下が圧力センサ９で検知されると、今度は各
ゲートジャッキ５を伸ばしてリンクアーム６を逆に回動
させ、一体のゲート板４を回動させて排泥口８を閉鎖
し、切羽内圧力が下がり過ぎないようにする。左右の各
ゲート板４はかみ合わせ部３ａで強く密着して高い切羽
内圧力に対して排泥口８の閉止を確実にする。排泥口８
に導入された土砂は、排泥管１８を通って後方のトロン
メル１９に達し、ここで石３９と泥土・砂に分離され
る。泥土および砂はトロンメル１９下の貯泥槽２１に入
り、地上の真空吸引装置３１で吸引され、排泥パイプ２
７を通りタンク３２へ回収される。回収された泥土の一
部は、送泥装置３３に送られ、送泥装置３３から送泥パ
イプ２８および泥土供給口１７を通じて切羽３７へ戻さ
れる。一方、トロンメル１９で分離された石３９は、ま
とめてトロッコ２９により立坑４１部まで運ばれ、外部
に搬出される。

【００１２】本実施例のシールド掘進機１では、二枚の
ゲート板４を用いたストップゲート３を設けることによ
り、ゲート板可動範囲が広く、バルクヘッド前面の付着
土粒子のかき落し面積を大きくとることが可能で、切羽
内土砂の流動性を低下させる付着土粒子を効果的に除去
できる。

【００１３】

【発明の効果】本発明は、二枚のゲート板で、排泥口を
開閉する毎にこれと同時に圧力導入孔を含むバルクヘッ
ド前面の付着土粒子をかき落すストップゲートを構成し
たことにより、圧力導入孔が付着土粒子で閉塞すること
がほとんどなく、圧力センサが切羽内圧力を直に感知し
て正確に切羽内圧力の把持ができ、掘削作業を安全に進
められると共に、排泥口縁への付着土粒子もなくなって
良好な排泥状態が維持され、切羽内土砂を排泥口から排
泥管内へスムーズに導入できて作業能率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を示す正面図である。

【図２】実施例の前半部分の垂直断面図である。

【図３】実施例の後半部分の垂直断面図である。

【図４】実施例の前半部分の水平断面図である。

【図５】実施例の後半部分の水平断面図である。

【図６】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図７】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図８】実施例の要部を示す一部切欠側面図である。

【図９】実施例の要部を示す一部切欠平面図である。

【図１０】実施例を用いたトンネル掘削作業を示す説明
図である。

【図１１】従来のシールド掘進機バルクヘッドへの土粒
子付着状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ シールド掘進機 ２ バルクヘッド ３ ストップゲート ３ａ かみ合わせ部 ４ ゲート板 ５ ゲートジャッキ ６ リンクアーム ７ ピン ８ 排泥口 ９ 圧力センサ １０ 圧力導入孔 １１ ストッパー １２ カッターヘッド １３ シールド １４ 減速機付電動機 １５ 回転主軸 １６ 歯車 １７ 泥土供給口 １８ 排泥管 １９ トロンメル ２０ 駆動装置 ２１ 貯泥槽 ２２ 中押しジャッキ ２３ 受圧部 ２４ パッキン ２５ ビクトリックジョイント ２６ 方向修正ジャッキ ２７ 排泥パイプ ２８ 送泥パイプ ２９ トロッコ ３０ 元押しジャッキ ３１ 真空吸引装置 ３２ タンク ３３ 送泥装置 ３４ 坑内送風用コンプレッサ ３５ エアパイプ ３６ ヒューム管 ３７ 切羽 ３８ 切羽内土砂 ３９ 石 ４０ 付着土粒子 ４１ 立坑 ４２ 地山

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/12 E21D 9/06 311

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル前方で地山を掘削するカッター
   ヘッドの後側に切羽と坑内とを隔てるバルクヘッドを設
   け、このバルクヘッドに、切羽内土砂を後方へ排出する
   排泥管を接続した排泥口と、この排泥口を開閉するスト
   ップゲートと、切羽内圧力検知用の圧力センサへ通じる
   圧力導入孔とを設けたトンネル掘削用のシールド掘進機
   において、排泥口の左半分および右半分をそれぞれふさ
   ぐ形状の二枚のゲート板を排泥口を閉鎖する位置から圧
   力導入孔のある高さまでを可動範囲として回動自在にバ
   ルクヘッド前面に取付け、ストップゲートとしたことを
   特徴とするシールド掘進機。
2. 【請求項２】 前記二枚のゲート板中央の相互に接する
   部分に、排泥口を閉鎖する位置で互いにかみ合いながら
   密着する凹凸のかみ合わせ部をそれぞれ設けた、請求項
   １に記載のシールド掘進機。