JP3707762B2 - 土圧式シールド掘進機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、土圧式シールド掘進機に関し、特に、この種の掘進機の排土手段の改良技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
土圧式シールド掘進機においては、通常、チャンバー内に取込まれた掘削土砂は、スクリューコンベアを使用して、坑内に排出している。この場合、掘削土砂は、切羽の安定性を確保するために、チャンバー内の土圧を所定値以上に保持しながら、スクリューコンベアの排土口を間欠的に開閉して排出している。
【０００３】
ところで、このようにスクリューコンベアの排土口の開閉制御を行う場合においても、排土口を解放した際の影響が、チャンバー内に直接的に及ばないようするためには、スクリューコンベアは、ある程度以上の長さが必要とされ、このため、通常、スクリューコンベアは、シールド掘進機の後端より後方に突出している。
【０００４】
そして、スクリューコンベアから坑内に排出された掘削土砂は、ベルトコンベアなどで後方に移動され、ズリ鋼車または土砂圧送ポンプなどを使用して、坑外に搬出される。
【０００５】
しかしながら、このような従来の土圧式シールド掘進機には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、スクリューコンベアがシールド掘進機の後端より後方に突出していると、急曲線施工において、スクリューコンベアの後端側が内巻き壁と干渉して、シールド掘進機の掘進が困難になり、スクリューコンベアを短いものに交換するなどの対策が必要になる。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、急曲線施工が可能になるとともに、連続的な掘進が可能になる土圧式シールド掘進機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、筒状に形成された掘進機本体と、この掘進機本体の先端に回転自在に設置されたカッターと、前記カッターの背面側に設けられ、掘削土砂を充満して土圧に対抗させるチャンバーとを備えたシールド掘進機において、前記チャンバーの内部と一端側が連通し、他端側の端部が前記掘進機本体の後スキンプレートの後端とほぼ一致し、急曲線施工に影響を及ぼさない短尺な土砂搬送用スクリューコンベアと、掘進中常時開口される前記搬送用スクリューコンベアの排土口と連通する土砂圧送用ポンプとを設け、前記土砂圧送用ポンプの吐出口に後続台車の後方まで伸びる可撓性の土砂搬出用配管を連通接続した。
このように構成した土圧式シールド掘進機によれば、チャンバーの内部と、急曲線施工に影響を及ぼさない短尺な土砂搬送用スクリューコンベアを介して、掘進中常時開口される搬送用スクリューコンベアの排土口と連通する土砂圧送用ポンプを設け、このポンプの吐出口に後続台車の後方まで伸びる可撓性の土砂搬出用配管を連通接続しているので、排出する掘削土砂と土砂搬出用配管との間の摩擦力が非常に大きくなる。
従って、チャンバー内を掘削土砂が充満された土砂搬出用配管で解放しても、この配管を介して排出される掘削土砂は、限られたものとなり、チャンバー内の圧力は、切羽の安定性を損なうほど低くならない。
また、本発明のシールド掘進機では、チャンバーの内部と一端側が連通し、他端側の端部が前記掘進機本体の後スキンプレートの後端とほぼ一致し、急曲線施工に影響を及ぼさない短尺な土砂搬送用スクリューコンベアを用いるので、シールド掘進機の急曲線施工に影響を及ぼさないし、また、掘削土砂の搬出用配管は、可撓性を有しているので、後続台車の後方まで延長してもシールド掘進機の急曲線施工に影響を及ぼさない。
さらに、本発明のシールド掘進機では、掘削土砂は、チャンバーから後端が解放された配管を介して、連続的に排出されるので、シールド掘進機の連続掘進が可能になる。
前記土砂圧送用ポンプは、回転容積型のロータリーポンプを用いることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照にして詳細に説明する。図１から図４は、本発明にかかるシールド掘進機の一実施例を示している。
【００１０】
同図に示したシールド掘進機は、掘進機本体１０と、カッター１２と、チャンバー１４と、土砂搬送用スクリューコンベア１６と、土砂圧送用のロータリーポンプ１８と、土砂搬出用配管２０とを有している。
【００１１】
掘進機本体１０は、図２にその詳細を示すように、軸方向の中間位置で分断され、両端が開口した円筒状の前，後スキンプレート１０ａ，１０ｂを有していて、これらの前，後スキンプレート１０ａ，１０ｂは、スキンプレート１０ａ，１０ｂの内部に設置された中折れジャッキ２１により相互に連結されている。
【００１２】
この中折れジャッキ２１は、周方向に所定の間隔を隔てて複数設けられていて、曲線状に掘削する際に用いられる。前スキンプレート１０ａ内には、後スキンプレート１０ｂの後端側に、エレクター２２を用いて環状に組立てられるセグメント２３に反力を取って、シールド掘進機を推進させるシールドジャッキ２４が設けられている。
【００１３】
このシールドジャッキ２４は、周方向に所定の間隔を隔てて複数配置されている。また、前スキンプレート１０ａの前端側には、チャンバー１４を隔成する隔壁２６が設けられている。
【００１４】
カッター１２は、十字状に形成されたスポーク部１２ａと、このスポーク部１２ａの背面側中心に突設された回転軸１２ｂと、スポーク部１２ａの側面と前面とに固設されたカッタービット１２ｃとを備えている。
【００１５】
カッター１２のスポーク部１２ａ内には、径方向に出没自在に設けられ、カッター１２の掘削可能な範囲よりも外方の掘削を可能にするコピカッター１２ｄが内蔵されている。
【００１６】
また、カッター１２のスポーク部１２ａの背面側には、複数の支持ステー１２ｅが同一円周上に所定の間隔を隔てて突設されていて、支持ステー１２ｅの端部には、円環状のリングビーム１２ｆが固設されている。
【００１７】
このように構成されたカッター１２は、回転軸１２ｂとリングビーム１２ｆとが、ベアリングなどを介在させることにより、隔壁２６に回転自在に支持されている。
【００１８】
そして、リングビーム１２ｆの一端側には、リングギア１２ｇが固設され、このリングギア１２ｇには、駆動モータ１２ｈの回転軸に固設された原動ギア１２ｉが歯合している。
【００１９】
チャンバー１４は、隔壁２６により後端側が隔成され、前面側に配置されているカッター１２により掘削された土砂を内部に取込んで充満して、切羽側の土圧に対向させて、切羽の安定を図る。
【００２０】
スクリューコンベア１６は、一端側が隔壁２６を貫通して、チャンバー１４内と連通するように固設された中空円筒状の筒体１６ａと、この筒体１６ａ内に回転自在に配置されたスクリュー羽根１６ｂと、筒体１６ａの他端側に設けられたスクリュー羽根１６ｂの回転駆動用モータ１６ｃとを備えている。
【００２１】
筒体１６ａの側面には、ジャッキ１６ｄによりスライド駆動される蓋体１６ｅで開閉される排土口１６ｆが設けられている。なお、本実施例のスクリューコンベア１６は、従来の土圧式シールド掘進機に用いられているものよりも短尺のものであって、排土口１６ｆは、シールド掘進機を掘進させている間は、常時開口させておく。
【００２２】
ロータリーポンプ１８は、回転容積型のものであって、ポンプ本体１８ａと、このポンプ本体１８ａの駆動部１８ｂとから構成されている。ポンプ本体１８ａには、土砂の受入口１８ｃと、吐出口１８ｄとが設けられていて、受入口１８ｃにスクリューコンペア１６の排土口１６ｆが連通接続され、吐出口１８ｄには、配管２０の一端側が連通接続されている。
【００２３】
また、ポンプ本体１８ａ内には、駆動部１８ｂにより、図４に示すように、回転，固定が制御される一対のブレード１８ｅ，１８ｆが設けられている。
【００２４】
土砂を圧送する際には、まず、図４（Ａ）に示すように、一方のブレード１８ｅが、吐出口１８ｄを閉塞しない位置、すなわち、吐出口１８ｄの一側面と一致する位置に固定され、他方のブレード１８ｆが、反時計方向に回転駆動される。
【００２５】
このブレード１８ｆの動作により、その回転方向の前面側の土砂が吐出口１８ｄ側に押しやられるとともに、回転方向の背面側に吐出口１８ｄ側に押しやられた分に相当する土砂が受入口１８ｃから取込まれる。
【００２６】
そして、ブレード１８ｆが、図４（Ｂ）に示すように、ブレード１８ｅに近接した後に、これと当接する位置に到達すると、当接する直前に、ブレード１８ｅが反時計方向に回転駆動され始め、ブレード１８ｆがブレード１８ｅが固定されていた位置に到達すると、図４（Ｃ）に示すように、その位置に固定される。
【００２７】
回転駆動が開始されたブレード１８ｅは、図４（Ｄ）に示すように、反時計方向に回転駆動され、このときには、図４（Ａ）と同様に、土砂が回転に伴って吐出口１８ｄ側に押しやられるとともに、受入口１８ｃから新たな土砂が取込まれる。
【００２８】
その後は、図４（Ａ）〜（Ｄ）の状態が繰返され、このような動作を繰り返すことにより受入口１８ｃから取込まれた土砂が吐出口１８ｄに向けて順次圧送され、排出口１８ｄに連通接続されている配管２０に送出される。
【００２９】
本実施例の土砂配送用配管２０は、可撓性を有する合成樹脂製などの円筒体から構成され、後続台車２８の後方まで延長されていて、後端側は、その位置で解放されている。
【００３０】
この配管２０の解放端の下部側には、例えば、ベルトコンベアを配置して、受承した掘削土砂を坑外に搬出するか、あるいは、ズリ鋼車を用いて坑外に搬出する。
【００３１】
以上のように構成した土圧式シールド掘進機では、カッター１２を回転駆動することにより掘削された土砂は、カッター１２の背面側に設けられたチャンバー１４内に、順次取込まれて充満される。
【００３２】
シールド掘進機の掘進が進行し、チャンバー１４内に取込まれた掘削土砂が過剰になると、その一部が短尺なスクリューコンベア１６を介して、ロータリーポンプ１８内に送り込まれる。
【００３３】
ロータリポンプ１８の受入口１８ｃに送り込まれた掘削土砂は、一対のブレード１８ｅ，１８ｆの回転，固定を制御することにより、吐出口１８ｄ側に圧送され、土砂搬出用配管２０内に収容される。
【００３４】
このような掘削土砂の移動をシールド掘進機の掘進とともに順次行っていくと、掘削土砂は、配管２０内を充満しながら、後続台車２８の後方まで延設されている開口端まで移動し、その後ベルトコンベアなどにより坑外に搬出される。
【００３５】
このように構成した土圧式シールド掘進機によれば、チャンバー１４の内部と短尺な土砂搬送用スクリューコンベア１６を介して連通する土砂圧送用のロータリーポンプ１８を設け、ロータリーポンプ１８の吐出口１８ｄに後続台車２８の後方まで伸びる可撓性の土砂搬出用配管２０を連通接続しているので、排出する掘削土砂と土砂搬出用配管２０との間の摩擦力が非常に大きくなる。
【００３６】
従って、チャンバー１４内を掘削土砂が充満された土砂搬出用配管２０で解放しても、この配管２０を介して排出される掘削土砂は、限られたものとなり、チャンバー１４内の圧力は、切羽の安定性を損なうほど低くならない。
【００３７】
また、本実施例のシールド掘進機では、スクリューコンベア１６を用いる場合には、短尺なものを用いるので、シールド掘進機の急曲線施工に影響を及ぼさないし、また、掘削土砂の搬出用配管２０は、可撓性を有しているので、後続台車２８の後方まで延長してもシールド掘進機の急曲線施工に影響を及ぼさない。
【００３８】
さらに、本発明のシールド掘進機では、掘削土砂は、チャンバー１４から後端が解放された配管２０を介して、連続的に排出されるので、シールド掘進機の連続掘進が可能になる。
【００４０】
【発明の効果】
以上、実施例で詳細に説明したように、本発明にかかるシールド掘進機によれば、急曲線施工が可能になるとともに、連続的な掘進が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるシールド掘進機の一実施例を示す全体構成図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図２の正面図である。
【図４】図１に示したシールド掘進機のロータリーポンプの動作説明図である。
【符号の簡単な説明】
１０ 掘進機本体
１２ カッター
１４ チヤンバー
１６ スクリューコンベア
１８ ロータリーコンベア
１８ａ ポンプ本体
１８ｃ 受入口
１８ｄ 吐出口
２０ 配管
２５ シールドジャッキ
２６ 隔壁
２８ 後続台車

Claims (2)

1. 筒状に形成された掘進機本体と、
   この掘進機本体の先端に回転自在に設置されたカッターと、
   前記カッターの背面側に設けられ、掘削土砂を充満して土圧に対抗させるチャンバーとを備えたシールド掘進機において、
   前記チャンバーの内部と一端側が連通し、他端側の端部が前記掘進機本体の後スキンプレートの後端とほぼ一致し、急曲線施工に影響を及ぼさない短尺な土砂搬送用スクリューコンベアと、
   掘進中常時開口される前記搬送用スクリューコンベアの排土口と連通する土砂圧送用ポンプとを設け、
   前記土砂圧送用ポンプの吐出口に後続台車の後方まで伸びる可撓性の土砂搬出用配管を連通接続したことを特徴とする土圧式シールド掘進機。
2. 前記土砂圧送用ポンプは、回転容積型のロータリーポンプからなることを特徴とする請求項１記載の土圧式シールド掘進機。

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