JPH02200997A - シールド掘進機の排土装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スクリューコンベアとピストン式の土砂圧送
ポンプにより土砂輸送を行うシールド掘進機の排土装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来技術として、本出願人の出願に係る特願昭５８−２
２３３５８に記載された例を第８図に示す０本図に示す
シールド掘進機は、セグメント２の前端部側に位置する
シールド本体１と、これの前端部に隔壁４によって区画
形成された土砂取込み用のカンタチャンバ５と、隔壁４
の軸受６と軸受箱７の軸受８によって支持され、歯車列
９を介してカッタ駆動装置ＩＯに連結されたセンタシャ
フト１１と、センタシャフト１１に取り付けられたカン
タホイール１２と、シールド本体ｌの周辺部に配置され
たシールドジヤツキ（図示せず）等を備えている。また
、掘削土砂を後方へ輸送する排土装置として、スクリュ
ーコンベア１３と土砂圧送ポンプ２４を備えている。

スクリューコンベア１３は、円筒状ケーシング１４の前
端部にカッタチャンバ５に向って開口した土砂取込口１
５と、ケーシング１４の後端部側に下方に向って開口し
た排出口１６を有し、そのスクリュー１７をケーシング
後端部に装着したスクリュー駆動装置１８に連結して構
成されており、掘進時にカッタホイール１２により切羽
を掘削し取り込んだ土砂をカッタチャンバ５内に充満さ
せながら、スクリューコンベア１３によって後方に排出
する。そして、シールドの推進に合せて排土量を管理す
ることにより切羽の安定を確保するとともに、スクリュ
ーコンベア１３内に充填圧密された土砂の止水性により
地下水の噴出を防止している。

土砂圧送ポンプ２４は、スクリューコンベア１３の排出
口１６に連通ずる土砂溜タンク２５と、潤滑油を溜める
オイルタンク２６と、土砂溜タンク２５の後方、すなわ
ち立坑側の側壁に開口し、後方の土砂圧送管３４に接続
された排土口２７と、土砂溜タンク２５の前方、すなわ
ち切羽側の側壁を貫通して前後方向に摺動する外筒２８
と、外筒２８内に配置されて前後方向に摺動する圧送ピ
ストン２９と、外筒２８および圧送ピストン２９を独立
に往復運動させる油圧駆動部３０を備え、土砂溜タンク
２５の上方開口部がスクリューコンベア１３の排出口１
６と直結した状態に装備されている。

この上砂圧送ポンプは、（］）第８図に示した状態から
外筒２８を土砂溜タンク２５内に進入させ、外筒２８の
内部に土砂を取り込むとともに、外筒２８の先端部を排
土ロ２７０周縁部に当接させて排土口２７を土砂溜タン
ク２５内から隔離する行程と、（２）次に圧送ピストン
２９を前進させ、外筒２８内に取り込まれた土砂を排土
口２７から押し出す行程と、（３）土砂の押出し終了後
、外筒２８および圧送ピストン２９を後退させ、土砂溜
タンク２５内に新たな土砂を吸い込む行程とを繰り返し
て、スクリューコンベア１３の排土口１６から土砂溜タ
ンク２５へ供給された土砂を後方の土砂圧送管３４へ圧
送する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術によるシールド掘進機の排土装置は、土砂
圧送ポンプ２４の土砂溜タンク２５がスクリューコンベ
ア１３の排土口１６に直結され、密封構造になっている
ため、スクリューコンベアの排土口から土砂がこぼれ落
ちたり、地下水が流出して坑内を汚すことがない。

しかしながら、このようにスクリューコンベア１３と土
砂圧送ポンプ２４を直列に連結して土砂輸送を行う場合
、スクリューコンベア１３が連続排土を行うのに対して
、土砂圧送ポンプ２４はピストンの往復動による間欠排
土であるため、途中で土砂がつかえることのないように
、土砂圧送ポンプ２４の排土量をスクリューコンベア１
３の排土量より大きく設定す、不必要がある。その結果
、土砂溜タンク２５を密封構造にすると、前述した土砂
圧送ポンプ２４の吸込行程において、土砂溜タンク２５
内が負圧状態となり、スクリューコンベア１３側から土
砂を引き込む力がｆ妨いてスクリューコンベア１３内の
土庄を低下させ、ひいてはカンタチャンバ５内の土圧に
も影響を及ぼして切羽を不安定にする現象や、土砂溜タ
ンク２５内に発生する負圧により土砂圧送管３４側から
土砂が逆流して圧送効率の低下を招く現象が生じ、特に
流動性が高い軟弱な土砂を扱う場合に、この傾向が強い
。

本発明の目的は、土砂圧送ポンプの土砂溜タンクを密封
構造としながら、土砂溜タンク内に発生する負圧によっ
て切羽を不安定にすることがなく、かつ負圧による圧送
土砂の逆流を防止して圧送効率を向上し得るシールド掘
進機の排土装置を提供することにある。

また、第８図に示すようにスクリューコンベア１３の排
土ロエ６の下方に土砂圧送ポンプ２４を配置した構成で
は、土砂圧送ポンプ２４の設置スペース分だけ排土口１
６の位置が高くなるため、小口径のシールド掘進機には
適用困難であった。

本発明の他の目的は、シールトロ径を最大限に利用して
設置でき、小口径のシールド掘進機においても土砂圧送
ポンプによる土砂輸送が可能なシールド掘進機の排土装
置を提供することにある。

〔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、切羽
での掘削土砂カンタチャンバから後方へ搬出するスクリ
ューコンベアと、該スクリューコンベアの排土口から土
砂溜タンクに供給された掘削土砂を往復運動する圧送ピ
ストンによって土砂圧送管へ圧送する土砂圧送ポンプと
を備えたシールド掘進機の排土装置において、前記土砂
圧送ポンプをシールド後部管に据え付け、前記スクリュ
ーコンベアの排土口と前記土砂溜タンクの間を結ぶ排土
管の少なくとも一部を内圧の変化に応じて膨張収縮可能
な弾性体よりなる管で構成したことを特徴とする。

さらに上記他の目的を達成するための請求項２記載の発
明は、前記スクリューコンベアを、スクリューが収納さ
れたケーシングの後端部に軸方向に開口した排土口を設
け、スクリューの外周部に駆動装置を連結して構成し、
前記土砂圧送ポンプを前記スクリューコンベアの排土口
より後方に設置したことを特徴とする。

（作用〕 請求項１記載の発明では、土砂圧送ポンプをシールド後
部管に据え付け、スクリューコンベアの排土口と土砂圧
送ポンプの土砂溜タンクの間を結ぶ排土管の少なくとも
一部を弾性体よりなる管で構成しているので、土砂圧送
ポンプの吸込行程において土砂溜タンク内が負圧状態に
なろうとすると、これに対応して前記排土管中の弾性体
よりなる管が径方向に収縮し、その容積変化により土砂
溜タンク内の負圧状態を解消して、スクリューコンベア
およびカッタチャンバ内の土庄に影響が及ばないように
する緩衝体として働く、これにより、掘進時の切羽の安
定が確保され、他山の土質が軟弱な場合でも、切羽の崩
落や地盤沈下などを招くことがない、また、土砂溜タン
ク内の負圧状態が解消されるので、圧送土砂の逆流を防
止でき、その結果、圧送効率も向上する。

請求項２記載の発明では、スクリューコンベアの排土口
が従来より高い位置に設けられており、かつ土砂圧送ポ
ンプをスクリューコベアの下ではなく、スクリューコン
ベアとほぼ同じ高さに配置できるので、小口径のシール
ド掘進機においても上、側方に余裕をとって装備するこ
とができる。

排土口をケーシング後端部に軸方向に開口させた外周駆
動形のスクリューコンベアは、排土口を下向きに開口さ
せたものより土砂の通過抵抗が小さく、それだけスクリ
ューコンベア内の土庄が土砂溜タンク内の負圧の影響を
受けやすいが、前述のようにスクリューコンベアの排土
口と土砂溜タンクの間を結ぶ排土管の少なくとも一部を
弾性体よりなる管で構成することによって、この問題を
解決できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第７図により説明す
る。

第１図は本発明の排土装置を備えたシールド掘進機の縦
断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１
図のＢ−Ｂ矢視図、第４図は第１図中のスクリューコン
ベアの詳細断面図、第５図〜第７図は第１図中の土砂圧
送ポンプの動作過程を示す断面図である。なお、第８図
に示した従来例と同一の構成要素には同一符号を付し、
その説明を省略する。

本実施例のシールド掘進機は、先端掘進部のシールド本
体１に後部管（鋼製管）ＩＡが連結され、後部管ＩＡに
はヒユーム管３が後続しており、発進立坑内に設置され
た図示しない元押し装置から推進力を与えられて掘進す
る構成となっている。

カンタチャンバ５から後方へ掘削土砂を搬出するスクリ
ューコンベア１３は、円筒状ケーシング１４の前端部に
カッタチャンバ５に向って開口した土砂取込口１５と、
ケーシング１４の後端部に軸方向に開口した排土口１６
を有し、その排土口１６に排土量調整用のゲート２１が
取り付けられている。スクリューは、前半部のを軸スク
リュー１７Ａと後半部のリボン形スクリュー１７Ｂを一
体に連結して構成され、リボン形スクリュー１７Ｂの外
周部に取り付けたリングギヤ１９と、これにかみ合うビ
ニオン２ｏを介して、ケーシング１４の側面に配置され
たスクリュー駆動装置１８に連結されている。

土砂圧送ポンプ２４は、その土砂溜タンク２５が前方、
すなわち切羽側に位置し、油圧駆動部３０が後方、すな
わち立坑側に位置するように、スクリューコンベア１３
の排出口１６より後方のシールド後部管ＩＡ内に据え付
けられている。スクリューコンベア１３の排土口１６と
土砂溜タンク２５の間を結ぶ排土管には、鋼製管２２と
、ゴム等の弾性体よりなる管２３を用い、鋼製管２２の
下方に曲がった後端部を土砂溜タンク２５の上部に接続
固定し、鋼製管２２の前端部とスクリューコンベア１３
の排出口１６との間に弾性体よりなる管２３が接続され
ている。この弾性体よりなる管２３は、内圧の変化に応
じて膨張収縮可能なように蛇腹状に形成されている０弾
性体よりなる管２３の長さは土砂溜タンク２５内の負圧
状態を解消するために最小限度必要な長さ（数＋ＣＩ程
度）でよく、このように弾性体よりなる管２３を排土管
の一部に限定して用いることにより、排土管全体のたわ
み、変形による排土抵抗の増加を防ぐことができる。

土砂溜タンク２５内の土砂は、土砂溜タンク２５の前方
で水平方向に１８０度屈白したＵ字形状の土砂圧送管３
４Ａを経て後方のヒエーム管３内に設置された土砂圧送
管３４に圧送されるようになっており、土砂圧送ポンプ
２４をこのような逆向き配置とすることにより、第１図
に示すスクリューコンベア排土口１６と土砂溜タンク２
５の間の距離りの短縮をはかっている。

土砂圧送ポンプ２４の内部構造とその動作過程は第５図
〜第７図に示す通りである。土砂溜タンク２５の前部側
壁２５Ａには土砂圧送管３４Ａを接続する排土口２７が
設けられ、後部側壁２５Ｂには排出口２７と向き合って
外筒２８が貫通する穴が設けられている。後部側壁２５
Ｂの後方には潤滑油を溜めるオイルタンク２６が形成さ
れ、オイルタンク２６の後部側壁２６Ａには油圧駆動部
３０のシリンダ３１が取り付けられており、外筒２８は
オイルタンク２６を横切ってシリンダ３１内のピストン
３２Ａに連結されている。

また、外筒２８内には圧送ピストン２９が配置され、こ
の圧送ピストン２９はシリンダ３１内のピストン３２Ａ
より後方にあるピストン３２Ｂに連結されている。

図面には示していないが、シリンダ３１内の油室３３Ａ
、３３Ｂ、３３Ｃにはそれぞれ給、排油ボートが接続さ
れている。また、土砂溜タンク２５の上部は第１図に示
すスクリューコンベア１３からの排土管２２に接続され
、密封構造となっている。

本実施例において、掘削土砂がカンタチャンバ５からス
クリューコンベア１３によって搬出され、排土管２２．
２３を経て土砂溜タンク２５に供給されるまでの動作は
、第８図に示した従来例と同様である。

土砂溜タンク２５に土砂が供給されると、第５図に示す
状態から、油室３３Ａに供給される圧油によって外筒２
８が土砂溜タンク２５内に進入し、第６図に示すように
外？４２Ｂの内部に土砂を取り込むとともに、その先端
部が排土口２７の周縁部に当接して排出口２７を土砂溜
タンク２５内から隔離する。続いて、油室３３Ｂに供給
される圧油により、圧送ピストン２９が前進し、第７図
に示すように外筒２８内に取り込まれた土砂を排出口２
７から押し出す、その後、油室３３Ｃに供給される圧油
により、外筒２８が圧送ピストン２９と共に後退し、土
砂溜タンク２５内に再び土砂が充満して、第５図に示す
最初の状態に戻る。

以上の動作を繰り返して土砂溜タンク２５から土砂圧送
管３４に土砂を圧送するものであるが、間欠排土する土
砂圧送ポンプ２４の排土量は連続排土するスクリューコ
ンベア１３の排土量より大きく設定しであるため、第７
図に示す状態から第５図に示す状態に移る土砂圧送ポン
プの吸込行程において、土砂溜タンク２５内が負圧状態
になろうとする。しかし、本実施例によれば、土砂溜タ
ンク２５内が負圧状態になろうとすると、これに対応し
て弾性体よりなる管２３が第１図の一点鎖線２３Ａで示
すように収縮するので、その容積変化によって負圧状態
が解消し、この負圧がもとで切羽の不安定現象や圧送土
砂の逆流現象を生じることがない。

本実施例は、排土口を軸方向に開口させた外周駆動形の
スクリューコンベアを用いて小口径（口径２−φ以下）
のシールド掘進機にも土砂圧送ポンプを適用できるよう
にした例であるが、スクリニーコンベアの排土口が下向
きに設けられている場合でも、その排土口と土砂圧送ポ
ンプの土砂溜タンクの間を結ぶ排土管の少なくとも一部
を弾性体よりなる管で構成することにより、土砂溜タン
ク内の負圧状態を解消できることは上記と同様である。

〔発明の効果〕

請求項１記載の発明によれば、土砂圧送ポンプの土砂溜
タンク内に生じる負圧状態を解消できるので、その負圧
がスクリューコンベアおよびカッタチャンバ内の土圧に
影響を及ぼすことを防ぎ、切羽の安定を確保することが
できるとともに、負圧による圧送土砂の逆流を防止して
圧送効率を向上させることができる。

さらに、請求項２記載の発明によれば、スクリューコン
ベアと土砂圧送ポンプをほぼ同一高さに配置できるため
、シールトロ径を最大限に利用して小口径のシールド掘
進機にまで土砂圧送ポンプによる土砂輸送を適用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のシールド掘進機の縦断面図
、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ
−Ｂ矢視図、第４図は第１図中のスクリューコンベアの
詳細断面図、第５図〜第７図は第１図中の土砂圧送ポン
プの動作過程を示す断面図、第８図は従来技術によるシ
ールド掘進機の縦断面図である。 １・・・シールド本体、ＩＡ・・・シールド後部管、５
・・・カッタチャンバ、１３・・・スクリューコンベア
、Ｉ４・・・ケーシング、１６・・・排土口、１７Ａ、
１．７Ｂ・・・スクリュー、１８・・・スクリュー駆動
装置、１９・・・リングギヤ、２０・・・ビニオン、２
２・・・排土管（鋼製管）、２３・・・弾性体よりなる
管、２４・・・土砂圧送ポンプ、２５・・・土砂溜タン
ク、２９・・・圧送ピストン、３４．３４Ａ・・・土砂
圧送管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、切羽での掘削土砂をカッタチャンバから後方へ搬出
   するスクリューコンベアと、該スクリューコンベアの排
   土口から土砂溜タンクに供給された掘削土砂を往復運動
   する圧送ピストンによって土砂圧送管に圧送する土砂圧
   送ポンプとを備えたシールド掘進機の排土装置において
   、前記土砂圧送ポンプをシールド後部管に据え付け、前
   記スクリューコンベアの排土口と前記土砂溜タンクの間
   を結ぶ排土管の少なくとも一部を内圧の変化に応じて膨
   張収縮可能な弾性体よりなる管で構成したことを特徴と
   するシールド掘進機の排土装置。 ２、前記スクリューコンベアは、スクリューを収納した
   ケーシングの後端部の軸方向に開口した排土口を有し、
   スクリューの外周部に駆動装置を連結して構成され、前
   記土砂圧送ポンプは前記スクリューコンベアの排土口よ
   り後方に設置されている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。