JP3546998B2 - 礫用シールド掘進機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、粘土地盤においてチャンバー内の閉塞を解除するための礫用シールド掘進機に関するものである。
【0002】
【従来技術】
シールド掘進機は、推進工法などの各種のトンネル工事に利用されている。推進工法は、シールド掘進機の後端に推進管を順次接続して、シールド掘進機の推進と同時に推進管を地中に埋設していく方法で、下水道管路やガス管路、地中電力管路の施工に多く採用されている。通常のシールド掘進機の構造は、先端に複数個の切削ビットを装備したカッタ面板を回転させて、切羽を切削しながら前進させてトンネル孔を形成させる。カッタ面板で掘削された掘削土はカッタ面板に設けた取込口よりシールド掘進機内に取り込まれ、後方に連結した推進管内を通して流体輸送などで立坑外に搬出される。
【0003】
土質条件が礫地盤の場合は、大きな礫が流体輸送などの配管内で閉塞するため、前記したシールド掘進機の外殻内側に、内径が後方に向かって小さくなる円錐状のコーンガイドを設け、コーンガイドの内側に外径が後方に向かって大きくなるインナーコーンを回転自在に設けることによって、後端で前記コーンガイドとの間に狭小な破砕空間を構成し、大きな礫を前記破砕空間で破砕する機構となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
礫破砕用のコーンガイドとインナーコーンを装備することによって、礫地盤の推進施工でも効率良く礫の破砕が行え、流体輸送などの配管内で礫が詰まることもなく、良好な推進施工が行えるようになった。しかし、通常は地中の土質が均一なことは少なく、礫層から粘土層へと変化することが時々発生する。特に推進距離が長くなるにつれて互層の確率は大きくなってくる。このように土質が粘土に変化した場合には、カッタ面板の取込口から取り込まれた掘削粘土は、徐々に狭くなっていくコーンガイドとインナーコーンの破砕空間で圧密されてチャンバー内に充満した状態となって固結し、インナーコーンが空回転した状態となって粘土を後方に搬送できなくなる。このため、推進力も大きくなって推進施工が出来なくなるため、カッタ面板やチャンバ内から圧力水を噴射して閉塞を除去する方法が用いられているが、粘土は水を通しにくいため、圧密固結した状態の粘土塊を崩すことが出来ず、コーンガイド内周面やインナーコーン外周面に水が廻るだけで、粘土の完全な取り除きが出来ないという問題が発生している。
【0005】
このため、シールド掘進機位置に中間立坑を構築して、シールド掘進機を洗浄したり、改造する方法が用いられているが、市街地での施工が多い推進工事では、立地条件によっては地上からの掘削施工が出来ないことが多いため、シールド掘進機を発進立坑内に引き抜く方法が多く用いられている。この方法も後方の推進管から1本づつ引き抜かなければならなく、作業が非常に繁雑となることや無駄な多額の費用を必要とするという問題がある。
【0006】
また、チャンバー内の閉塞を解除する方法として、コーンガイドの内側に配置したインナーコーンを前後に移動可能な機構として、インナーコーンを前方に押し出すことによって、コーンガイドとインナーコーンの間の狭小な破砕空間を広くする方法が開発されているが、駆動機などを含めたインナーコーン全体を前後に稼働できる機構が必要となり、シールド掘進機の構成が複雑となるとともに製作費用も高価となるという問題がある。
【0007】
このため、本発明は、土質条件が礫地盤から粘土地盤に変化しても効率良く推進施工が行えるように粘土閉塞を解除するための礫用シールド掘進機を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、筒状の外殻の先端に切羽を掘削するカッタ面板を備えたシールド掘進機とともにシールド掘進機の後方に接続した推進管を推進させて、推進管を埋設させていく推進工法用のシールド掘進機において、シールド掘進機の先端に回転自在に設置されたカッタ面板と、前記シールド掘進機の外殻内側に前後に摺動可能に配置され、前記カッタ面板の後方から内径が後方に向かって小さくなる円錐状のコーンガイドを有する摺動筒と、前記摺動筒の内側で前記カッタ面板の後方に回転自在に配置され、外径が後方に向かって大きくなる円錐状のインナーコーンを備えた礫用シールド掘進機である。
【0009】
カッタ面板の前面には、複数個の切削ビットなどの掘削手段を備えているとともに、掘削した土砂を背面側に送り込むための取込口を複数箇所備えている。
【0010】
コーンガイドは、シールド掘進機の内部でカッタ面板の後方に配置され、内径が後方に向かって小さくなる円錐状をなし、その内側空間にカッタ面板で掘削された土砂が送り込まれる。インナーコーンは、コーンガイドの内側でカッタ面板の後方に回転自在に配置され、外径が後方に向かって大きくなる円錐状をなし、後端でコーンガイドとの間に狭小な破砕空間を有している。コーンガイドやインナーコーンの形状や構造は、通常のシールド掘進機と同様でよい。
【0012】
摺動筒は、シールド掘進機外殻の内周面に当接するように設置され、後端に設置した油圧ジャッキの伸縮により前後に移動可能な機構となっている。前記摺動筒の内面には、内径が後方に向かって小さくなる円錐状のコーンガイドが取り付けられており、摺動等とともに前後に移動する。摺動筒の内側でカッタ面板の後方に回転自在に配置され、外径が後方に向かって大きくなる円錐状のインナーコーンが設置される。粘土地盤以外の通常時は、後端でコーンガイドとの間に狭小な破砕空間が形成できるように、摺動筒がカッタ面板の後方より所定の距離をおいて設置されている。粘土地盤に遭遇すると、油圧ジャッキが稼働され、ピストンが伸長することによって、摺動筒が前方に移動しすることによって、コーンガイドも前方に移動し、チャンバー内の粘土塊をインナーコーンに押し付けることによって粘土を後方へと搬送する。さらに、コーンガイドが前方に移動することで狭小の破砕空間が広くなり、圧密による粘土閉塞が防止される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を基に説明する。図1は、参考例としての礫用シールド掘進機を説明する縦断面図である。礫用シールド掘進機1は、筒状の外殻2の先端に円盤状のカッタ面板3が設置されている。カッタ面板3は、礫用シールド掘進機1の内部後方に配置された駆動機9及び減速機を通じて回転軸8から回転が伝達される。カッタ面板3の前面には、先端の切羽地盤を切削するための切削ビットなどの切削手段を複数個備えている。また、切削した土砂をカッタ面板3の背面側に送り込むための取込口を複数箇所備えている。
【0014】
カッタ面板3の後方で礫用シールド掘進機1の外殻2の内周には、内径が後方に向かって小さくなる円錐状のコーンガイド4が設置されている。コーンガイド4の内側でカッタ面板3の背面には、外径が後方に向かって大きくなる円錐状のインナーコーン6が設置されている。インナーコーン6は、カッタ面板3と後方に設けた隔壁10の間のチャンバ5内の回転軸8に装備され、カッタ面板3とともに回転駆動する。インナーコーン6の後端外周とコーンガイド4の後端外周との間は、狭小な破砕空間を形成している。
【0015】
コーンガイド4の内周面やインナーコーン6の外周面には、前記した各面に対して鉛直方向に伸縮可能な油圧ジャッキなどの伸縮手段7が所定の間隔を置いて装備されている。伸縮手段7は、通常は頭部が各面に対して同一か少し下がった状態で設置されていて、礫の破砕時などに支障とならないよう設置されている。
【0016】
図2は、参考例に関わる伸縮手段を詳細に説明する断面図である。コーンガイド4の内周面には、面に対して直角方向に伸縮手段7の1つである油圧ジャッキがピストン14の頭部が内周面と同一になるように、固定金具12によってシリンダ11が固定されている。シリンダ11の内部に油を送り、ピストン14を伸縮させるための配管材13は、チャンバ5内に送り込まれた土砂によって破損しないように、コーンガイド4内や回転軸8内を通して配管される。
【0017】
通常の礫地盤の場合は、油圧ジャッキのピストン14は縮小されて、コーンガイド4の内周面やインナーコーン6の外周面と同一となっている。カッタ面板3の取込口から取り込まれた土砂は、コーンガイド4の内周面とインナーコーン6の外周面とで構成されるテーパー状の空間を移動しながら、インナーコーン6の回転にともなって攪拌破砕される。この時、隔壁10に設けた送泥管(図示省略)から送り込まれた泥水が攪拌混合されることで土砂の塊が崩壊して細かくなり、より後方への移動を容易にする。
【0018】
土質条件が礫地盤から粘土地盤に変わり、チャンバ5内に粘土が圧密されて充満されると、推進力が増加したり、掘削土が搬送されなくなると、伸縮手段7である油圧ジャッキのピストン14が伸長され、チャンバ10内に充満された粘土塊にピストン14が突き刺さる。そして、インナーコーン6を回転することによって、ピストン14が粘土塊を切断、攪拌して粘土の閉塞を解除する。この時も、送泥管から送られる泥水が、粘土の切断、攪拌効果を向上させる。インナーコーン6の後端の狭小な破砕空間を過ぎた土砂は、隔壁10に設けた排泥管によって推進管内を通して立坑外へと流体輸送される。
【0019】
また土質が、粘土地盤から礫地盤に変わった場合は、伸縮手段7である油圧ジャッキのピストン14を縮小することによって、通常の礫地盤の推進施工が行える。
【0020】
図3は、本発明の実施形態の礫用シールド掘進機の摺動筒を詳細に説明する断面図である。シールド掘進機1の外殻2の内側に内接するように摺動筒16が設けられている摺動筒16の後方には、摺動筒16を稼動させる稼動手段17が装備されている。稼動手段17としては、従来使用されている油圧ジャッキや空気圧ジャッキが用いられ、摺動筒16が前方に稼動して、カッタ面板3の背面に当たらない長さだけのストロークを有していればよい。また、摺動筒16が回転して稼動手段17に偏圧がかからないように、外殻2の内面に突起18を設けることによって回転を防止する。
【0021】
図4は、本発明の実施形態の礫用シールド掘進機を説明する縦断面図である。礫用シールド掘進機1は、筒状の外殻2の先端に円盤状のカッタ面板3が設置されている。カッタ面板3は、礫用シールド掘進機1の内部後方には配置された駆動機9及び減速機を通じて回転軸8から回転が伝達される。カッタ面板3の前面には、先端の切り羽地盤を切削するための切削ビットなどの切削手段を複数個備えている。また、切削した土砂をカッタ面板3の背面側に送り込む為の取込口を複数箇所備えている。
【0022】
カッタ面板3の後方で礫用シールド掘進機1の外殻2の内周には、内周面を前後に摺動可能に配置した筒状の摺動筒16が設置されている。摺動筒16の内側には、内径が後方に向かって小さくなる円錐状のコーンガイド4が固設されている。摺動筒16の後方には、摺動筒16を前後に稼動させるための稼動手段17である油圧ジャッキなどが装備されている。摺動筒16の内側には、外径が後方に向かって大きくなる円錐状のインナーコーン6が設置されている。インナーコーン6は、カッタ面板3と後方に設けた隔壁10の間のチャンバ5内の回転軸8に装備され、カッタ面板3とともに回転する。通常は摺動筒16に設けるコーンガイド4の位置は、インナーコーン6の後端とコーンガイド4の後端が合うように設置され、狭小な破砕空間を形成している。また、摺動筒16は、前方に移動ができるように、カッタ面板3の背面から所定の間隔をおいて設置されている。
【0023】
本礫用シールド掘進機1により、通常の礫地盤の場合は、前記した実施形態と同じでカッタ面板3の取込口から取り込まれた土砂は、コーンガイド4の内周面とインナーコーン6の外周面とで構成されるテーパー状の空間を移動しながら、インナーコーン6の回転に伴って攪拌破砕される。
【0024】
土質条件が礫地盤から粘土地盤に変わると、稼動手段17である油圧ジャッキが伸長され、摺動筒16は前方へと移動し、コーンガイド4も前方に移動し、チャンバ5内に圧密されて充満した粘土を崩壊させるとともに、インナーコーン6とで形成された後端の狭小な破壊空間が広くなり、インナーコーン6の回転により破砕された粘土は、広くなった空間から後方へ搬送される。
【0025】
本発明の礫用シールド掘進機1に、回転軸8内に注入孔を設けて、カッタ面板3前面に高圧水などを噴射する機構を設けて、カッタ面板3の粘土閉塞を防止することによって、粘土地盤でもより効率の良い推進施工が行える。
【0026】
【発明の効果】
以上のように、本発明の礫用シールド掘進機により、土質が粘土地盤に変わってチャンバ内に粘土が閉塞しても、摺動筒でコーンガイドを前進させることによって、チャンバ内の粘土塊を崩壊させるとともに、コーンガイドとインナーコーンの後端の狭小な破砕空間を、広くすることによって粘土の圧密を防止することができ、礫及び粘土地盤のどちらでも効率の良い推進施工が提供できる。
【0027】
【符号の説明】
16 摺動筒
【図面の簡単な説明】
【図1】伸縮手段を詳細に説明する断面図である。
【図2】シールド掘進機のカッタ面板を説明する正面図である。
【図3】他の実施形態の礫用シールド掘進機を説明する縦断面図である。
【図4】摺動筒を詳細に説明する断面図である。
【符号の説明】
1 礫用シールド掘進機
2 外殻
3 カッタ面板
4 コーンガイド
5 チャンバ
6 インナーコーン
7 伸縮手段
8 回転軸
9 駆動機
10 隔壁
11 シリンダ
12 固定金具
13 配管材
14 ピストン
15 シール材
16 摺動手段
17 稼働手段
18 突起
Claims (1)
- 筒状の外殻の先端に切羽を掘削するカッタ面板を備えたシールド掘進機とともにシールド掘進機の後方に接続した推進管を推進させて、推進管を埋設させていく推進工法用のシールド掘進機において、シールド掘進機の先端に回転自在に設置されたカッタ面板と、前記シールド掘進機の外殻内側に前後に摺動可能に配置され、前記カッタ面板の後方から内径が後方に向かって小さくなる円錐状のコーンガイドを有する摺動筒と、前記摺動筒の内側で前記カッタ面板の後方に回転自在に配置され、外径が後方に向かって大きくなる円錐状のインナ
ーコーンを備えたことを特徴とする礫用シールド掘進機。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP37232099A JP3546998B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 礫用シールド掘進機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP37232099A JP3546998B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 礫用シールド掘進機 |
Publications (2)
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JP2001182482A JP2001182482A (ja) | 2001-07-06 |
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Family
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Family Applications (1)
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- 1999-12-28 JP JP37232099A patent/JP3546998B2/ja not_active Expired - Fee Related
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