JP3117324B2 - シールド掘削機の排土装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は岩盤などをシールド掘削
機によって掘削した後に土砂や礫などを排出するシール
ド掘削機の排土装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に従来のシールド掘削機の排土装置
の概略を示す。図６に示すように、地盤を掘削するシー
ルド掘削機１０１は円筒形状をなす掘削機本体１０２の
前部に駆動モータ１０３により回転駆動するカッタ装置
１０４が装着されて構成されている。そして、このシー
ルド掘削機１０１によって掘削された排出する排土装置
１０５は掘削機本体１０２内にスクリューコンベア１０
６が取付けられ、このスクリューコンベア１０６に圧送
ポンプ１０７及び圧送管１０８が連結されて構成されて
いる。なお、１０９はセグメントである。

【０００３】従って、例えば、円形断面のトンネルを掘
削形成するには、まず、図示しない複数のシールドジャ
ッキを作動し、既設のセグメント１０９を介してシール
ド掘削機本体１０１を前進させる一方、駆動モータ１０
３によりカッタ装置１０４を作動させる。そして、シー
ルド掘削機本体１０１の前方の土砂を掘削し、この掘削
土砂をスクリューコンベア１０６によって搬送し、圧送
ポンプ１０７を作動して圧送管１０８を介して外部に排
出する。次に、シールドジャッキの何れか一つを縮み方
向に作動して既設のセグメント１０９との間に空所を形
成してセグメントを装着する。この作業の繰り返しによ
って所定長さのトンネルを掘削形成していく。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、トンネルを
掘削形成する地盤には、岩盤層や礫層、土砂等の対象地
質が存在している。シールド掘削機によって地盤を掘削
する場合、このような岩盤層や礫層、土砂等を連続して
掘削することとなる。上述した従来のシールド掘削機に
あっては、切羽土圧の保持や泥土の外部もれを防止する
ために、スクリューコンベア１０６と圧送ポンプ１０７
と圧送管１０８とを密閉した状態で連続して管接続され
ている。

【０００５】ところで、圧送ポンプ１０７を用いた泥土
の管路圧送では、カッタ装置によって掘削された土砂、
即ち、礫や異物において圧送可能な寸法に限界があり、
一般的には、圧送管１０８の内径の１／３以下とされて
いる。そのため、スクリューコンベア１０６から排出さ
れる掘削土砂に圧送限界を越える大きな礫や異物が混入
していると、その大きな礫などが圧送ポンプ１０７につ
まって吸入弁あるいは吐出弁が作動不良を起こしたり、
圧送管１０８につまって閉塞状態を起こしたりして掘削
土砂の円滑な排出が困難となって作業能率が低下してし
まう。

【０００６】また、圧送限界を越える大きな礫などが圧
送ポンプ１０７や圧送管１０８につまるのを防止するた
めに、圧送ポンプ１０７の吸込口に礫や異物除去用のス
クリーンを装着することも考えられる。しかし、前述し
たように、従来のシールド掘削機は切羽土圧の保持や泥
土の外部もれを防止するためにスクリューコンベア１０
６と圧送ポンプ１０７と圧送管１０８とが密閉して管接
続されており、スクリーンに捕捉した礫などを取り出す
には接続管を分解しなければならず、掘削作業を遅延さ
せてしまう。

【０００７】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、掘削土砂を確実に排出して掘削作業の作業能率
の向上を図ったシールド掘削機の排土装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明のシールド掘削機の排土装置は、シールド掘
削機のカッタによって掘削された土砂を圧送ポンプによ
りスクリューコンベアを介して圧送管に送給して外部に
排出するシールド掘削機の排土装置において、前記スク
リューコンベアと圧送管との間に管路を形成し、掘削さ
れた大礫を捕捉するスクリーンを前記管路上の捕捉位置
と該管路外の取出位置との間で移動自在としたことを特
徴とするものである。

【０００９】

【作用】シールド掘削機による岩盤の掘削時に、カッタ
によって掘削された大礫を含む土砂はスクリューコンベ
アにより後方に送給される。そして、圧送ポンプにより
管路を介して圧送管に送給されて外部に排出される。こ
のとき、土砂に混入した大礫等は管路上の捕捉位置にあ
るスクリーンによって捕捉され、このスクリーンを管路
外の取出位置に移動させることで大礫等が取り出され
る。このようにスクリーンによって大礫は土砂とは別に
取り出されることとなり、圧送ポンプの作動不良や圧送
管の閉塞が防止される。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１１】図１に本発明の一実施例に係るシールド掘
削機の排土装置の概略、図２に排土装置を構成する管路
の概略、図３に管路内のスクリーンの概略、図４に排土
装置のスクリーンによる大礫の捕捉状態を表す管路の断
面、図５に排土装置のスクリーンに捕捉された大礫の取
出状態を表す管路の断面を示す。

【００１２】図１に示すように、本実施例のシールド掘
削機の排土装置において、円筒形状のシールド掘削機本
体（スキンプレート）１１の前端部にはカッタ装置１２
が回転自在に装着され、このカッタ装置１２は駆動モー
タ１３によって駆動回転できるようになっている。シー
ルド掘削機本体１１内にはカッタ装置１２により掘削し
た土砂を排出するスクリューコンベア１４が前端部が下
方に傾斜した状態で配置されており、前端部が図示しな
いチャンバ内に挿入されている。このスクリューコンベ
ア１４は後部に駆動モータ１５を有しており、土砂及び
大礫を後方に排出できるようになっている。

【００１３】また、スクリューコンベア１４の後部の土
砂吐出口には連結管１６を介して管路１７が接続されて
おり、更に、この管路１７には連結管１８を介して圧送
ポンプ１９及び圧送管２０が接続されている。なお、図
１において、２１は掘削形成した壁面の崩壊を防止する
このセグメントである。

【００１４】管路１７において、図２及び図３に示すよ
うに、管路本体２２はコ字形状をなす枠体であって、上
部に連結管１６のフランジ部２３が固定される一方、下
部に連結管１８のフランジ部２４が固定されている。ま
た、この管路本体２２にはスライド体２５が図２に矢印
で示す長手方向、即ち、管路１７内の土砂送給方向を遮
る方向に沿って移動自在に支持されており、且つ、この
スライド体２５は管路本体２２の端部に装着された油圧
シリンダ２６によって往復駆動することができるように
なっている。

【００１５】このスライド体２５は上下のフランジ部２
７，２８とこの上下のフランジ部２７，２８を貫通する
管路部２９を有し、この管路部２９内には格子状のスク
リーン３０が取付けられている。なお、管路部２９の長
さは掘削された大礫や異物などの寸法より大きく設定さ
れている。また、連結管１６，１８には土圧計３１，３
２が装着されており、管路１７内に送給される土砂の送
給圧と、管路１７内から吐出される土砂の吐出圧とを計
測することができるようになっている。

【００１６】而して、円形断面のトンネルを掘削形成す
るには、図１に示すように、まず、図示しない複数のシ
ールドジャッキを伸長方向に作動し、既設のセグメント
を介してシールド掘削機本体１１を前進させる一方、駆
動モータ１３によりカッタ装置１２を作動させる。そし
て、シールド掘削機本体１１の前方の岩盤を掘削し、こ
の掘削土砂を図示しないチャンバ内に落下させる。次
に、複数のシールドジャッキの何れか一つを縮み方向に
作動して既設のセグメント２１との間に空所を形成して
新しいセグメント１７を装着する。

【００１７】一方、チャンバ内に滞留した掘削土砂は大
礫や異物等を含んでおり、スクリューコンベア１４によ
り掘削機本体１１の後方に送給される。そして、この掘
削土砂は圧送ポンプ１９により連結管１６を介して管路
１７に送給される。管路１７内のスクリーン３０は当
初、図４に示すように、土砂捕捉位置にあって、連結管
１６から管路１７に供給された掘削土砂はこのスクリー
ン３０に至る。従って、掘削土砂のうちの細かい一般土
砂４１はスクリーン３０を通過し、管路１７から連結管
１８を介して圧送管２０に送給され、外部にもれること
なく排出される。一方、掘削土砂に混入した大礫４２等
はこのスクリーン３０によって捕捉される。

【００１８】スクリーン３０に大量の大礫４２等が堆積
すると、管路１７の下流への土砂の流れが悪くなって抵
抗が増加して管路１７内への土砂送給圧が上昇する一
方、管路１７内からの土砂吐出圧が減少する。土圧計３
１，３２はこの圧力変化（差圧）を検出し、所定値に達
するとスクリーン３０がつまっていると判断し、シール
ド掘削機の運転を停止する。そして、油圧シリンダ２６
が作動し、図５に示すように、スライド体２５と共にス
クリーン３０を管路１７の外方の礫取出位置に移動させ
る。このとき、管路１７（連結管１６，１７）はスライ
ド体２５の上下のフランジ部２７，２８によって閉止さ
れており、掘削土砂が外部にもれることはない。そし
て、スクリーン３０に堆積した大礫等を取り出し、その
後、再び、油圧シリンダ２６によってスライド体２５と
共にスクリーン３０を管路１７内の土砂捕捉位置に移動
させる。

【００１９】このような作業の繰り返しによって所定長
さのトンネルが掘削形成し、掘削土砂を効率よく排出さ
れていく。このようにスクリーン３０によって大礫４２
が土砂４１とは別に取り出されることとなり、圧送ポン
プ１９の作動不良や圧送管２０の閉塞が防止される。

【００２０】そして、大礫４２の取出作業も管路１７等
を分解することなく、且つ、土砂の外部もれもなく、簡
単に行うことができる。また、大礫４２の取り出し時期
も土圧計３１，３２によって土砂送給圧を測定すること
で的確に把握できる。更に、大礫４２の取出作業後のス
クリーン３０の捕捉位置への復旧作業も油圧シリンダ２
６の作動によって極めて簡単に行うことができる。

【００２１】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明のシールド掘削機の排土装置によれば、シー
ルド掘削機のカッタによって掘削された土砂を圧送ポン
プによりスクリューコンベアを介して圧送管に送給して
外部に排出するシールド掘削機の排土装置において、ス
クリューコンベアと圧送管との間に管路を形成して掘削
された大礫を捕捉するスクリーンを管路上の捕捉位置と
管路外の取出位置との間で移動自在としたので、土砂に
混入した大礫等はスクリーンによって捕捉されて管路外
の取出位置にて取り出されることとなり、スクリーンに
よって大礫は土砂とは別に取り出されることとなり、圧
送ポンプの作動不良や圧送管の閉塞を防止して掘削土砂
を確実に排出することで掘削作業の作業能率の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るシールド掘削機の排土
装置の概略図である。

【図２】排土装置を構成する管路の概略斜視図である。

【図３】管路内のスクリーンの概略斜視図である。

【図４】排土装置のスクリーンによる大礫の捕捉状態を
表す管路の断面図である。

【図５】排土装置のスクリーンに捕捉された大礫の取出
状態を表す管路の断面図である。

【図６】従来のシールド掘削機の排土装置の概略図であ
る。

【符号の説明】

１１ シールド掘削機本体 １２ カッタ装置 １４ スクリューコンベア １６，１８ 連結管 １７ 管路 １９ 圧送ポンプ ２０ 圧送管 ２１ セグメント ２５ スライド体 ２６ 油圧シリンダ ３０ スクリーン ３１，３２ 土圧計 ４１ 一般土砂 ４２ 大礫

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘削機のカッタによって掘削さ
   れた土砂を圧送ポンプによりスクリューコンベアを介し
   て圧送管に送給して外部に排出するシールド掘削機の排
   土装置において、前記スクリューコンベアと圧送管との
   間に管路を形成し、掘削された大礫を捕捉するスクリー
   ンを前記管路上の捕捉位置と該管路外の取出位置との間
   で移動自在としたことを特徴とするシールド掘削機の排
   土装置。