JP2980544B2 - シールド掘進機の排土装置 - Google Patents

シールド掘進機の排土装置

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JP2980544B2
JP2980544B2 JP7242257A JP24225795A JP2980544B2 JP 2980544 B2 JP2980544 B2 JP 2980544B2 JP 7242257 A JP7242257 A JP 7242257A JP 24225795 A JP24225795 A JP 24225795A JP 2980544 B2 JP2980544 B2 JP 2980544B2
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casing
resistance
screw
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retracting
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忠男 吉川
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

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
排土装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、シールド掘進機では、前面のカッ
タヘッドで地盤を掘削するとともに、シールド本体の前
部に設けた圧力室で切羽崩壊土圧を保持させ、掘削した
土砂を排土装置により圧力を減衰させつつ大気側に排出
している。たとえば密閉型シールド掘進機で土圧式シー
ルドにおいては、排土装置として円筒状ケーシング内に
搬送スクリューを内蔵したスクリューコンベヤ式排土装
置が設けられている。
【0003】上記スクリューコンベヤ式排土装置は、圧
力室内の土水圧を減衰させて大気側に排出するため、大
深度での掘削の場合には、圧力減衰効果を向上させる必
要がある。通常スクリューコンベヤ装置の圧力減衰対策
としては搬送距離を長くするのが通例であり、他に、特
公平4−23957号公報や実開昭61−68195号
公報に、ケーシングの一部にスクリューと同一方向に回
転可能な回転減速筒を設けたものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】搬送距離はシールド掘
進機の機長により制限されるため限界がある。また回転
減速筒を設けたものでは、その回転駆動装置なども必要
で全体が複雑になり、コストが嵩むという問題があっ
た。本発明は、上記問題点を解決して、簡単な構造でス
クリューコンベヤ式排土装置の圧力減衰能力を増大させ
ることができるシールド掘進機の排土装置を提供するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載の発明は、入口がシールド本体の前部の
圧力室に接続されるとともに出口が大気側に開放された
筒状ケーシング内に、螺旋状スクリューを内蔵したスク
リューコンベヤ装置を備えたシールド掘進機の排土装置
において、少なくともスクリューの螺旋状羽根が削除さ
れたプラグゾーンを設け、このプラグゾーンに前記ケー
シングの軸心方向に沿う平面状の抵抗板を設けたもので
ある。
【0006】上記請求項1記載の発明によれば、プラグ
ゾーンに、ケーシングの軸心方向に沿う平板面状の抵抗
部材を設けることにより、土砂の流れを阻害することな
く、土砂と抵抗部材との摩擦抵抗で土砂の圧力を効果的
に減衰させることができる。また請求項2記載の発明
は、上記構成に加えて、抵抗板がその平面に沿ってプラ
グゾーンに出退自在に構成されるとともに、この抵抗板
を出退させる出退装置を設けたものである。
【0007】上記請求項2記載の発明によれば、出退装
置により、掘削土砂の性状に合わせて抵抗部材の突出量
を制御することで、適正な抵抗を得ることができ、圧力
室内の切羽崩壊土圧を確実に保持しつつ圧力室内の土砂
を良好に排出することができる。さらに請求項3記載の
発明は、請求項2の構成において、少なくとも一対の抵
抗板が、その先端部を互いに対向して同一平面上に配置
されその平面に沿って出退自在に構成されたものであ
る。
【0008】さらにまた請求項4の発明は、請求項2の
構成において、4枚の抵抗板がケーシング軸心を含む9
0度毎の平面上にそれぞれ配置されてケーシング軸心に
向って出退自在に構成されたものである。 請求項3およ
び4の構成によれば、複数枚の抵抗板の摩擦抵抗によ
り、より効果的に土圧を減衰させることができる。
【0009】また請求項5記載の発明は、入口がシール
ド本体の前部の圧力室に接続されるとともに出口が大気
側に開放された筒状ケーシング内に、螺旋状スクリュー
を内蔵したスクリューコンベヤ装置を備えたシールド掘
進機の排土装置において、 少なくともスクリューの螺旋
状羽根が削除されたプラグゾーンを設け、このプラグゾ
ーンに、前記筒軸ケーシングの軸心に対して傾斜角を有
する平板状の抵抗板をその面に沿って出退自在に配設す
るとともに、これら抵抗板をケーシング軸心に向って出
退させる出退装置を設けたものである。
【0010】上記構成によれば、ケーシング軸心に対し
て傾斜角を有する抵抗板と土砂との摩擦抵抗により、効
果的な減圧をおこなうことができる。さらに請求項6記
載の発明は、請求項2の構成における抵抗板を、互いに
対向して配置されてケーシング軸心に向かって出退自在
な少なくとも一対で構成し、これら抵抗板の前部または
後部を接線方向の軸心回りに揺動自在に支持し、抵抗板
を揺動させてケーシング内に出退させる出退シリンダを
設けたものである。
【0011】さらにまた請求項7記載の発明は、入口が
シールド本体の前部の圧力室に接続されるとともに出口
が大気側に開放された筒状ケーシング内に、螺旋状スク
リューを内蔵したスクリューコンベヤ装置を備えたシー
ルド掘進機の排土装置において、少なくともスクリュー
の螺旋状羽根が削除されたプラグゾーンを設け、このプ
ラグゾーンにケーシング軸心と平行な軸心を中心とする
円弧状の湾曲抵抗板を、ケーシングに軸心方向に形成さ
れた長孔を介して出退自在に配設し、前記湾曲抵抗板の
外端部をケーシングの周方向に移動させることにより、
湾曲抵抗板の内端側をケーシング内に出退させる出退装
置を設けたものである。
【0012】上記構成によれば、出退装置により湾曲抵
抗板を周方向に移動して出退させるので、ケーシング外
に出た抵抗板は大きく広がらず、全体をコンパクトに構
成することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】ここで、本発明の実施の形態を図
1〜図3に基づいて説明する。図3に示すように、シー
ルド掘進機のシールド本体1の前部には回転駆動装置2
により旋回されるカッタヘッド3が配設され、シールド
本体1の前部には圧力隔壁4を介して切羽崩壊圧を保持
する圧力室5が形成されている。この圧力隔壁には、カ
ッタヘッド3により掘削された土砂を圧力室5から排出
する排土装置6が設けられている。
【0014】この排土装置6は、入口が圧力隔壁4を貫
通して開口された円筒状ケーシング7内に、軸付きまた
は中空の螺旋状スクリュー8A,8Bを有するスクリュ
ーコンベヤ装置で構成されている。ケーシング7は途中
で折り曲げられて傾斜角が変更されるとともに、上流側
のスクリュー8Aと下流側のスクリュー8Bとの間にプ
ラグゾーン9Aが形成されるとともに、下流側のスクリ
ュー8Bと開閉ゲート10との間にプラグゾーン9Bが
形成されている。また各スクリュー8A,8Bの下流端
部には、回転駆動筒11A,11Bとギヤ機構を介して
スクリュー8A,8Bを駆動するスクリュー駆動装置1
2A,12Bがそれぞれ設けられている。さらに各プラ
グゾーン9A,9Bにはそれぞれ抵抗装置13A,13
Bが設けられている。
【0015】前記抵抗装置13A,13Bは、図1,図
2に示すように、ケーシング7の上下対称位置にケーシ
ング7の軸心Oに沿って一対の長孔21が形成され、軸
心Oに向かって出退自在な矩形平板状の抵抗板22が長
孔21にスライド自在に配置されている。またケーシン
グ7の両側部には、2本のシリンダチューブを直列に接
続してピストンロッドを相対方向に出退可能な前後一対
の出退シリンダ23がブラケットを介して配設され、左
右の出退シリンダ23のピストンロッドに連結された連
結ロッド24の中央部に、抵抗板22の基端部が連結さ
れている。
【0016】したがって、実線位置から出退シリンダ2
3を収縮して仮想線で示すように抵抗板22をその面に
沿って長孔21からプラグゾーン9A,9Bに突出さ
せ、土砂との摩擦抵抗を発生させることにより、土砂の
圧力を効果的に減衰させることができ、圧力室5内の土
圧を確実に保持することができる。また掘削土砂の性状
に合わせて抵抗板22の突出量を制御することで、排土
装置6に適正な圧力減衰効果を発揮させることができ
る。
【0017】なお、上記実施の形態では、抵抗板22を
上下方向に出退させたが、水平方向や斜め方向に出退さ
せても同様の効果を奏する。さらに図4に示すように、
これらを組み合わせてケーシング7の軸心Oを含む90
度毎に四方から抵抗板22Aを突出させることにより、
より大きい摩擦抵抗が得られ、圧力減衰効果を増大させ
ることができる。
【0018】この時の円筒プラグゾーン9A,9Bの圧
力降下値の計算式は、 ΔP=(4/D)×τLで表され、 抵抗板を一文字に突出させる場合は、 ΔP=(4/D)×(1+2/π)τLで表され、 抵抗板を十文字に突出させる場合は、 ΔP=(4/D)×(1+4/π)τLで表される。 この時のΔPは圧力降下値、Dはプラグゾーンの内径、
τは土砂と鋼板のせん断応力、Lは抵抗板の長さであ
る。圧力降下値ΔPは上の式に示すように、抵抗板の数
により増大する。(但し、抵抗板の厚みの影響は無視す
る。)さらに、上記実施の形態では、抵抗板22を軸心
Oと平行に配置したが、図5に示すように、抵抗板22
Bに軸心Oに対して傾斜角θを設けてもよい。
【0019】図6,図7は抵抗装置の他の実施の形態を
示す。この抵抗装置30は、ケーシング7に形成された
長孔31に出退自在な一対の扇形抵抗板32が、その上
流端で接線方向の支持ピン34を介してケーシング7の
ブラケット35に揺動自在に支持されたもので、取付部
材36を介してケーシング7に支持された出退シリンダ
33のピストンロッドが、抵抗板32の上流端に連結固
定された出退レバー37にピン連結されている。
【0020】したがって、出退シリンダ33が伸展され
出退レバー37を介して抵抗板32が揺動され、長孔3
1を介してプラグゾーン9A,9Bに突出されることに
より、抵抗板32と土砂との摩擦抵抗が発生して土砂の
圧力を効果的に減衰させることができる。図8,図9は
旋回運動により抵抗板を出退させる抵抗装置の他の実施
形態を示す。
【0021】この抵抗装置40は、ケーシング7の軸心
Oと平行な軸心を中心とする円弧状に形成された湾曲抵
抗板42が、ケーシング7に軸心O方向に形成された長
孔41にスライド自在に配置され、湾曲抵抗板42の両
側に一対のリング板44がケーシング7に回動自在に外
嵌されている。そして、湾曲抵抗板42の外端部に設け
られた連結ピン45がリング板44に係合され、ケーシ
ング7にブラケットを介して配置された出退シリンダ4
3のピストンロッドがリング板44に連結されている。
また長孔42近傍のケーシング7には、湾曲抵抗板43
を案内するガイドローラ46が設けられている。
【0022】したがって、実線位置から出退シリンダ4
6を収縮させてリング板44をC方向に回転させること
により、連結ピン45と長孔42との距離が短縮されて
湾曲抵抗板43が仮想線で示すように、プラグゾーン9
A,9B内に突出される。これにより、抵抗板43と土
砂との摩擦抵抗が発生して土砂の圧力を効果的に減衰さ
せることができる。またリング板44の旋回運動により
湾曲抵抗板43を出退させるので、全体をコンパクトに
構成することができ、容積の限られたシールド掘進機内
に最適である。
【0023】なお、上記実施の形態において、プラグゾ
ーン9A,9Bでは、スクリュー8A,8B全体を削除
したが、軸付スクリューの場合には、羽根のみを削除し
たものでもよい。またスクリュー8A,8Bを軸付スク
リューとしたが、リボンスクリューを内蔵したスクリュ
ーコンベヤ装置としてもよく、さらに上流側と下流側で
軸付スクリューとリボンスクリューとを組み合わせても
よい。
【0024】
【発明の効果】以上に述べたごとく、上記請求項1記載
の発明によれば、プラグゾーンに、ケーシングの軸心方
向に沿う平面状の抵抗部材を設けることにより、土砂の
流れを阻害することなく、土砂と抵抗部材との摩擦抵抗
で土砂の圧力を効果的に減衰させることができる。
【0025】また請求項2記載の発明によれば、出退装
置により、掘削土砂の性状に合わせて抵抗部材の突出量
を制御することで、適正な抵抗を得ることができ、圧力
室内の切羽崩壊土圧を確実に保持しつつ圧力室内の土砂
を良好に排出することができる。さらに請求項3および
4の構成によれば、複数枚の抵抗板の摩擦抵抗により、
より効果的に土圧を減衰させることができる。
【0026】また請求項5記載の発明によれば、ケーシ
ング軸心に対して傾斜角を有する抵抗板と土砂との摩擦
抵抗により、効果的な減圧をおこなうことができる。
らに請求項6記載の発明によれば、出退装置により湾曲
抵抗板を周方向に移動して出退させるので、ケーシング
外に出た抵抗板は大きく広がらず、全体をコンパクトに
構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る排土装置において、プラグゾーン
に設けられる抵抗装置の実施の形態を示す正面断面図で
ある。
【図2】同抵抗装置の側面断面図である。
【図3】シールド掘進機の排土装置を説明する概略縦断
面図である。
【図4】同抵抗装置の変形例を説明する概略正面図であ
る。
【図5】(a)(b)はそれぞれ抵抗装置の他の変形例
を示し、(a)は側面図、(b)は正面図である。
【図6】同抵抗装置の実施の他の形態を示す側面断面図
である。
【図7】図6に示すA−A断面図である。
【図8】同抵抗装置の実施のさらに他の形態を示す正面
断面図である。
【図9】図8に示すB−B断面図である。
【符号の説明】
O 軸心 1 シールド本体 3 カッタヘッド 4 圧力隔壁 5 圧力室 6 排土装置 7 ケーシング 8A,8B スクリュー 9A,9B プラグゾーン 10 開閉ゲート 11A,11B 回転駆動筒 12A,12B スクリュー駆動装置 13A,13B 抵抗装置 21 長孔 22 抵抗板 23 出退シリンダ 30 抵抗装置 31 長孔 32 抵抗板 33 出退シリンダ 40 抵抗装置 41 長孔 42 湾曲抵抗板 43 出退シリンダ

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入口がシールド本体の前部の圧力室に接続
    されるとともに出口が大気側に開放された筒状ケーシン
    グ内に、螺旋状スクリューを内蔵したスクリューコンベ
    ヤ装置を備えたシールド掘進機の排土装置において、 少なくともスクリューの螺旋状羽根が削除されたプラグ
    ゾーンを設け、 このプラグゾーンに前記ケーシングの軸心方向に沿う平
    板状の抵抗板を設けたことを特徴とするシールド掘進機
    の排土装置。
  2. 【請求項2】抵抗板がその平面に沿ってプラグゾーンに
    出退自在に構成されるとともに、この抵抗板を出退させ
    る出退装置を設けた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装置。
  3. 【請求項3】少なくとも一対の抵抗板が、その先端部を
    互いに対向して同一平面上に配置されその平面に沿って
    出退自在に構成されたことを特徴とする請求項2記載の
    シールド掘進機の排土装置。
  4. 【請求項4】4枚の抵抗板がケーシング軸心を含む90
    度毎の平面上にそれぞれ配置されてケーシング軸心に向
    って出退自在に構成された ことを特徴とする請求項2記
    載のシールド掘進機の排土装置。
  5. 【請求項5】入口がシールド本体の前部の圧力室に接続
    されるとともに出口が大気側に開放された筒状ケーシン
    グ内に、螺旋状スクリューを内蔵したスクリューコンベ
    ヤ装置を備えたシールド掘進機の排土装置において、 少なくともスクリューの螺旋状羽根が削除されたプラグ
    ゾーンを設け、 このプラグゾーンに、前記筒軸ケーシングの軸心に対し
    て傾斜角を有する少なくとも一対の平板状の抵抗板をそ
    の面に沿って出退自在に配設するとともに、こ れら抵抗
    板をケーシング軸心に向って出退させる出退装置を設け
    ことを特徴とするシールド掘進機の排土装置。
  6. 【請求項6】 抵抗板を 、互いに対向して配置されてケー
    シング軸心に向かって出退自在な少なくとも一対で構成
    し、 これら抵抗板の前部または後部を接線方向の軸心回りに
    揺動自在に支持し、抵抗板を揺動させてケーシング内に
    出退させる出退シリンダを設けたことを特徴とする請求
    項2記載のシールド掘進機の排土装置。
  7. 【請求項7】 入口がシールド本体の前部の圧力室に接続
    されるとともに出口が大気側に開放された筒状ケーシン
    グ内に、螺旋状スクリューを内蔵したスクリューコンベ
    ヤ装置を備えたシールド掘進機の排土装置において、 少なくともスクリューの螺旋状羽根が削除されたプラグ
    ゾーンを設け、 このプラグゾーンにケーシング軸心と平行な軸心を中心
    とする円弧状の湾曲抵抗板を、ケーシングに軸心方向に
    形成された長孔を介して出退自在に配設し、 前記湾曲抵抗板の外端部をケーシングの周方向に移動さ
    せることにより、湾曲抵抗板の内端側をケーシング内に
    出退させる出退装置を設けた 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装置。
JP7242257A 1995-09-21 1995-09-21 シールド掘進機の排土装置 Expired - Lifetime JP2980544B2 (ja)

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JPH0988484A JPH0988484A (ja) 1997-03-31
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CN105858096B (zh) * 2015-01-21 2017-11-21 上海力行工程技术发展有限公司 一种用于盾构机螺旋机前闸门的启闭装置
CN113622936A (zh) * 2021-08-31 2021-11-09 北京首尔工程技术有限公司 一种新的隧道掘进方法及掘进装置

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