JP4168547B2

JP4168547B2 - シールド掘進機

Info

Publication number: JP4168547B2
Application number: JP26885099A
Authority: JP
Inventors: 隆三郎大塚; 譲吉田; 隆中根
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: JP2001090474A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルを掘削するシールド掘進機に係り、切削土砂を効率良く搬出できるシールド掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２に示すように、シールド掘進機５１は、筒体状に形成されたシールドフレーム５２とそのシールドフレーム５２の先端でその内外を前後に仕切るバルクヘッド５３とからなるシールド本体５４に、地山を切削するためのカッタ５５を回転自在に取り付けて構成されている。カッタ５５は、回転軸５６から放射状に延出された複数のカッタスポーク５７或いは面板からなり、駆動モータ５８によって正回転方向または逆回転方向に駆動される。カッタスポーク５７或いは面板の前面には複数のカッタビット５９が取り付けられている。カッタスポーク５７或いは面板の後面には、カッタスポーク５７とバルクヘッド５３との間で切削土砂を撹拌する撹拌翼６１が設けられている。
【０００３】
従来のシールド掘進機５１は、バルクヘッド５３が掘進方向に対して垂直に設けられていた。そしてバルクヘッド５３の下部には切削土砂を後方に搬出するスクリュコンベア６２が設けられており、バルクヘッド５３の上部には切削土砂の土圧を感知する土圧計６３が設けられていた。
【０００４】
カッタ５５の回転によってカッタビット５９が地山を切削し、その切削された土砂は、カッタスポーク５７とバルクヘッド５３との間で撹拌翼６１によって撹拌されてスクリュコンベア６２の流入口部分へ流下して、順次後方へ搬出されるようになっていた。また、土圧計６３によって、切削土砂の土圧を感知して掘進速度を制御するようになっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のカッタでは、切削する地山が粘度の高い土丹層の場合、切削土砂の流動性が悪く付着力が高いため、カッタ５５の後方で撹拌翼６１に固着して共回りしてしまうことがあり、スクリュコンベア６２による切削土砂の搬出効率が悪化し、切削効率が悪化してしまうという問題があった。
【０００６】
また、土圧計６３の前面に切削土砂が固結して、土圧計６３を覆ってしまい、その土圧感知能力が低下して、掘進速度を適切に制御できなくなってしまうという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を解決するために案出されたものであって、その目的は、カッタとバルクヘッド間での切削土砂の共回り及び固結を防止することができる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、シールド掘進機の先端のカッタの後方に設けられ切削土砂を撹拌する撹拌翼と、シールドフレームの先端でその内外を仕切るバルクヘッドと、このバルクヘッドの下部に設けられ切削土砂を後方に搬出するスクリュコンベアとを備えたシールド掘進機において、上記バルクヘッドの下部を後退させて上記スクリュコンベアによる切削土砂取込みスペースを上記撹拌翼の後方に形成し、上記バルクヘッドに、切削土砂の土圧を感知する土圧計を設け、その土圧計前方の撹拌翼を短く形成したものである。
【０００９】
上記構成によれば、切削する地山が粘度の高い土丹層であっても、撹拌翼の周囲に位置する切削土砂が、新たな切削土砂によって後方の切削土砂取込みスペースに押し出されるため、撹拌翼に固着することがなく、カッタとバルクヘッド間での切削土砂の共回り及び固結を防止することができ、切削土砂が順次スクリュコンベアによって搬出される。
【００１０】
そして、上記バルクヘッドが、その上部から下部に向かって掘進方向後方に傾斜して設けられたものが好ましい。
【００１１】
また、上記スクリュコンベアのスクリュ部分が、上記切削土砂取込みスペース内に延出したものが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明に係るシールド掘進機の実施の形態を示した側方断面図である。
【００１５】
まず、シールド掘進機の全体構成を説明する。
【００１６】
図示するように、シールド掘進機１は、筒体状に形成されたシールドフレーム２とその先端で内外を前後に仕切るバルクヘッド３とからなるシールド本体４を有している。シールドフレーム２には、既設セグメント５に反力をとってシールド本体４を前進させる推進ジャッキ６が設けられ、バルクヘッド３の下部には、切削土砂を坑内に搬送するスクリュコンベア７が取り付けられている。
【００１７】
バルクヘッド３には、駆動モータ８によって回転駆動されるカッタ回転軸９を軸支する軸受１１が設けられている。カッタ回転軸９の前端には取付座１２が設けられており、その取付座１２にはカッタ１４が周方向に設けられている。なお、本実施の形態においては、カッタ１４は、取付座１２から所定角度を隔てて径方向外方に延出されたカッタスポーク１５から構成されている。
【００１８】
カッタ１４の前面には、複数のカッタビット１６が、前方に延出して設けられている。カッタ１４の後面には、切削土砂を撹拌する複数の撹拌翼１７が、後方に延出して設けられている。
【００１９】
ところで本発明は、バルクヘッド３の下部を後退させて、スクリュコンベア７による切削土砂取込みスペース１８を撹拌翼１７の後方に形成したことを特徴とするものである。
【００２０】
本実施の形態においては、バルクヘッド３が、その上部から下部に向かって掘進方向後方に傾斜して設けられている。そして、撹拌翼１７は、その後端が軸受１１より上方のバルクヘッド３の傾斜に沿うように形成されており、バルクヘッド３の前面と所定の間隔を隔てるように設けられている。
【００２１】
すなわち撹拌翼１７は、径方向外側になるほど短く形成されており、スクリュコンベア７の開口部１９が位置するバルクヘッド３の下部側で、後方に傾斜したバルクヘッド３と撹拌翼１７との間で断面略三角形状の切削土砂取込みスペース１８が形成されることとなる。
【００２２】
スクリュコンベア７のスクリュ部分２１は、切削土砂取込みスペース１８内に延出しており、その先端が、撹拌翼１７と干渉しない撹拌翼１７の後端近傍に位置している。
【００２３】
バルクヘッド３の上部には、切削土砂の土圧を感知する土圧計２２が設けられている。この土圧計２２は、その感知部がバルクヘッド３の前面に露出するように設けられている。
【００２４】
土圧計２２の前方を通過する部分に位置する撹拌翼１７ａは、その後端が短く形成されており、土圧計２２の前面に適度な量の切削土砂が位置するようになっている。
【００２５】
次に、上記構成によるシールド掘進機１の作用を説明する。
【００２６】
上記シールド掘進機１を用いて掘進を行うには、推進ジャッキ６で既設セグメント５を押しながら、駆動モータ８によってカッタ１４を回転させる。これによって、シールド本体４が前方に推進しながら、地山が切削される。
【００２７】
このとき、切削された土砂は、カッタ１４の間を通過して、カッタ１４とバルクヘッド３とに挟まれた空間２３に流れる。
【００２８】
この空間２３内では、カッタの回転と共に撹拌翼１７が回転しており、切削する地山の粘度が低い場合には、切削土砂が撹拌翼１７によって撹拌されつつ、重力によってスクリュコンベア７の開口部１９側へ流下して、順次坑内へ搬出される。
【００２９】
一方、切削する地山の粘度の高い場合には、切削土砂は撹拌翼１７の周囲に固着して、撹拌翼１７と共回りをしようとするが、バルクヘッド３の下部を後方に傾斜させて切削土砂取込みスペース１８を形成したことによって、撹拌翼１７によって切削土砂取込みスペース１８の前方まで流された切削土砂は、前方から新たに切削された切削土砂によって、後方の切削土砂取込みスペース１８に押し出される。従って、切削土砂は撹拌翼１７から順次離脱されて流動性を保つことができ、カッタとバルクヘッド間での切削土砂の共回りを防止することができる。これによって、切削土砂が順次スクリュコンベアによって搬出され、切削土砂の搬出効率の向上が達成される。
【００３０】
また、バルクヘッド３全体が傾斜していることによって、カッタ１４下部のバルクヘッド３との間隔が広い部分で撹拌翼１７の後方に押し出された切削土砂は、撹拌翼１７が上方に回転する際に、バルクヘッド３の壁面と接触して、撹拌翼１７から離脱され下方に流下することとなり、バルクヘッド３上部の土圧計２２の前面に切削土砂が固結するのを防止できる。
【００３１】
さらに、土圧計２２の前方の撹拌翼１７ａの後端を短く形成し、土圧計２２の前面に流動性を有した適度な量の切削土砂が位置するようにしたことによって、土圧の感知能力の低下を防止することができる。
【００３２】
また、スクリュコンベア７のスクリュ部分２１が、切削土砂取込みスペース１８内に延出しているため、切削土砂取込みスペース１８内に流れた切削土砂の取込み効率の向上が達成される。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、切削土砂取込みスペース１８を形成するためにバルクヘッド３全体を傾斜させているがこれに限られるものではない。例えば、バルクヘッド３の軸受１１よりも上部は垂直で下部のみを傾斜させたものであってもよい。また、バルクヘッド３の下部を後方にオフセットして、断面矩形の切削土砂取込みスペースを形成したものであってもよい。
【００３４】
また、本実施の形態においては、カッタ１４がカッタスポーク１５によって構成されたシールド掘進機１を例に挙げて説明したが、カッタ１４が径方向中心側が前方に突出した傘状の面板からなるシールド掘進機でも適用可能であるのは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、切削する地山が粘度の高い土丹層であっても、撹拌翼の周囲に位置する切削土砂が、新たな切削土砂によって後方の切削土砂取込みスペースに押し出されるため、撹拌翼に固着することがなく、カッタとバルクヘッド間での切削土砂の共回り及び固結を防止することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシールド掘進機の実施の形態を示した側方断面図である。
【図２】従来のシールド掘進機を示した側方断面図である。
【符号の説明】
１シールド掘進機
２シールドフレーム
３バルクヘッド
７スクリュコンベア
１４カッタ
１７撹拌翼
１８切削土砂取込みスペース
２１スクリュ部分
２２土圧計

Claims

シールド掘進機の先端のカッタの後方に設けられ切削土砂を撹拌する撹拌翼と、シールドフレームの先端でその内外を仕切るバルクヘッドと、このバルクヘッドの下部に設けられ切削土砂を後方に搬出するスクリュコンベアとを備えたシールド掘進機において、
上記バルクヘッドの下部を後退させて上記スクリュコンベアによる切削土砂取込みスペースを上記撹拌翼の後方に形成し、上記バルクヘッドに、切削土砂の土圧を感知する土圧計を設け、その土圧計前方の撹拌翼を短く形成したことを特徴とするシールド掘進機。
上記バルクヘッドが、その上部から下部に向かって掘進方向後方に傾斜して設けられた請求項１記載のシールド掘進機。
上記スクリュコンベアのスクリュ部分が、上記切削土砂取込みスペース内に延出した請求項１または２いずれかに記載のシールド掘進機。