JPH0261289A

JPH0261289A - 立坑の堀削方法

Info

Publication number: JPH0261289A
Application number: JP21140688A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Murakami; 文章村上; Akira Otomo; 大友　章
Original assignee: TOYO DENKI TSUSHIN KOGYO KK
Current assignee: TOYO DENKI TSUSHIN KOGYO KK
Priority date: 1988-08-25
Filing date: 1988-08-25
Publication date: 1990-03-01
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: JPH0654076B2

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、立坑の掘削方法に係り、特に、新設又は既設
のシールド坑より土質が変化しても土砂崩れを起こすこ
となく、地表に垂直に上方向に掘削することのできる立
坑の掘削方法に関する。

【従来の技術】

一般に電話線やあるいは電力線といった送信線あるいは
送電線を地下ケーブルによって布設する場合、後の補修
が容易に行ない得るように直径３〜５ｍの大きさの横坑
を掘って布設している。この横坑（シールド坑）を掘る
には、まず、地上に櫓を組み上げ、土砂等を排出する装
置を設置し、立坑を所定の深さまで掘り進んだ後、シー
ルドマシンを坑内に搬入し、横方向に掘進する。このよ
うにシールド坑（横坑）を掘るには、従来より手差中に
撚らず、能率も良いところからジヤツキの力を推進力と
するシールドマシンを用いた方法が採られている。この
方法は地下鉄工事や下水工事等にも採用されている。す
なわち、横坑をシールドマシンを用いて自動的に掘り進
んで行くわけである。そして、所定距離シールド坑（横坑）を掘進すると、所
定位置に立坑を掘削する。この立坑を掘削するには、従
来は、シールド坑の所定位置に相当する位置の地表に路
下室を造り、この路下室においてシールド坑に向かって
地表より掘削していた。しかしながら、近年、経済社会の発達に伴い、地上は、
道路周辺に家が密集し、道路上には車や人が氾濫してい
る。このような家の密集している道路に立坑を掘削する
場合、地表に櫓を組み資材置場を確保し、路下室を造る
には、広い作業面積を必要とし、道路が狭い場合には、
他人の土地を利用しなければならない場合が多々出てき
て、その土地の所有権、地上権等の諸権利関係、また、
地上での作業時に発生する騒音等から地上での作業が極
端に制限され能率良く作業することが甚だ困難を極める
に至っている。また、道路幅が広くても、櫓等を立てる
ため道路を全面封鎖しなければならない場合が生じ、往
来の激しい道路では道路を全面的に封鎖して作業を行な
うことが中々難しく、道路周辺に家が密集していると、
地上での作業時に発する騒音′等から地上での作業が極
端に制限され能率良く作業することが甚だ困難を極める
に至っている。そこで、近年、新設又は既設のシールド坑に立坑を掘削
する場合、シールド坑から地表に向かって立坑を掘削す
る方法が嘱望されている。（発明が解決しようとする課題１立坑を掘削する地層は、例えば地表から、表土（約３ｍ
）、粘土層（約９ｍ）、滞水砂礫層（約２０ｍ）、土丹
層（約５ｍ）となっている。この地層中、シールド坑（
横坑）は、土丹層中に形成されている。この土丹層中を
横方向に掘削するには、従来よりシールドマシンが使用
されている。しかし、このシールド坑掘削用のシールドマシンをシー
ルド坑内より垂直に立てて上方向に掘削しようとすると
、据方によって掘削した土砂等は、据方から掘削され、
直ちに下に落下することになるが、従来のシールドマシ
ンは、上方向より落下してくる土砂を順次定量的に排出
する構造とは成っておらず、従来のシールドマシンをシ
ールド坑内に垂直に立てて上方向に掘削するようにした
だけでは立坑掘削作業を行なうことができないという問
題点を有している。また、従来のシールドマシンを垂直に立てて、土丹層中
を掘削する場合、掘削した土砂がダイレクトに下方に落
下してくるため、シールドマシンの下で、立坑の壁面を
構成するセグメントや掘削土砂をシールド坑を利用して
坑外に排出する作業を行なうことができないという問題
点を有している。しかも、地層は、前述の如く、土丹層
の上に、水分を多く含んだ滞水砂礫層があり、この滞水
砂礫層にシールドマシンが進んだ場合に特に問題がある
。すなわち、この滞水砂礫層は、脆い層で崩れ落ちる性
質を有しており、溢水層でもある。このため、単に下か
ら掘削機によって掘削するだけで崩れ落ちる程の脆い層
で、シールドマシンが仮りに滞水砂礫層内に入った場合
には、滞水砂礫層の掘削面でシールドマシンを支えるこ
とはできず、シールドマシンの掘進方向がふらついてし
まうばかりか立坑の壁面を構成するセグメントの組立が
できず、上部周囲の土層の崩落を防止することができず
に地表陥没をさせてしまう危険性があるという間頂点を
有している。また、滞水砂礫層で出る水を従来のシールドマシンは処
理することができず、シールドマシン内はもとより、シ
ールドマシンの下で人間が作業することができないとい
う問題点を有している。このように、従、来は、シールド坑から地表に向かって
上方向に立坑を掘削することができないという問題点を
有している。本発明は、土質が変化しても土砂崩れを起こすことなく
、シールド坑より地表に垂直に上方向に掘削することの
できる立坑の掘削方法を提供することを目的としている
。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本発明のアップワードシー
ルドマシンの土砂排出装置においては、新設又は既設シ
ールド坑より地表に向け垂直方向に、土質の変化に適応
させて削坑すると共に溢水及び掘削した土砂等を下方に
集中して排出し、立坑にかかる土圧を支えて土砂の崩落
を防止しながら掘削するようにしたものである。そして、上記土質の変化に適応させ行なう掘削は、適宜
刃の長さを調節することによって行なうようにするのが
好ましい。また、上記立坑にかかる土圧の支えは、立坑の壁面を構
成する壁部材に渡され支持される部材によって行なうの
が好ましい。

【作用】

上−記のように構成される立坑の掘削方法によると、シ
ールド坑の形成されている土丹層から順次滞水砂礫層、
粘土層、表土へと土質が変化しても土質の変化に適応さ
せて掘削し、掘削した土砂等を一箇所に集中して排出し
、掘削した坑壁にかかる圧力を支えて土石の崩落を防止
するので、シールド坑より地表に向かって垂直に上方向
に掘削することができる。【実施例１以下、本発明の実施例について説明する。第１図には、本発明の概略構成図が示されている。すな
わち、地上２００より地表２１０．粘土層２２０、滞水
砂礫層２３０、土丹層２４０まで立坑２５０を掘削し、
この立坑２５０の最下点より横方向に横坑（シールド坑
）２６０をシールドマシン２７０によって掘削する。こ
のようにして所定地点まで掘り進んで、地表に設けられ
た路下室３００に向かって立坑２９０を掘削機２８０で
掘削することになる。このシールド坑２６０から上方向
に垂直に掘削するには、土丹層から順に変化する土質の
変化に適応させて削坑する。また、掘削し始めから出て
くる溢水及び土砂等は、一箇所に集中して下方に排出し
、掘削していく上で、特に上方からかかる土圧を立坑の
壁面で支え、土石の崩落を防止する。このようにして掘
削すると、土石の崩落を防止しつつ、シールド坑から地
表に向けて立坑を掘削することができる。第２図に、この具体的な方法として、掘削機２８０の具
体的構成を示したアップワードシールドマシン１の全体
が示されている。図において、アップワードシールドマシン１は。筒状に形成される胴体２を有している。この胴体２は、
上胴３と、中胴４と、下Ｈ４５とによって構成されてお
り、この上胴３と中胴４と下胴５とは分割可能に構成さ
れている。上胴３の先端部には、回転可能に構成される掘削装置６
が取付けられている。この掘削装置６は、ターンテーブ
ル７の内歯ギア８に噛合するピニオン９を回転駆動する
油圧モータ１０によって回転するようになっている。ま
た、この掘削装置６の先端には、シャフト１１が渡され
ており、このシャフト１１には、円筒１２．１３が回転
自在に嵌合されている。この円筒１２．１３には、第３
ｐ２１に示す如く、カッタービット１４．１５が相背向
して２列設けられている。この円筒１２．１３は、第４
図、第５図に示す如く、ジヤツキ１６．１７を駆動する
ことによって作動するリンク機構１８．１９（図示さ九
ていない）によっＣ所定角度回動するように構成されて
いる。第５図に示す如く、ジヤツキ１６のピストンロッ
ドを矢印Ａに示す如く突出させると１円筒１２は矢印Ｂ
に示す方向に回動し、カッタービット１４Ａが引っ込み
、カッタービット１４Ｂが突出する。このカッタービッ
ト１４Ａ、１４Ｂの使い分けは１例えば、カッタービッ
ト１４Ａは右回転用に、カッタービット１４Ｂは左回転
用に用いる場合である。また、掘削装置６の先端には、第３図に示す如くカッタ
ービット１４．１５を挟んで面板２０．２１が設けられ
ている。この面板２０とカッタービット１４．１５との
間には、カッタービット１４．１５によって掘削された
土砂等を排出（落下）するためのスリット２２が、また
１面板２１とカッタービット１４．１５との間には、ス
リット２３が設けられている。このスリット２２．２３
は、第４図に示す如くジヤツキ８０．８１．８２．８３
によって摺動する第３図図示摺動板８４．８５．８６．
８７により開口面積を可変できるようになっている。ま
た、円筒１２と円筒１３との間、略中夫には、円錐体２
４が設けられており、この円錐体２４は、中央で２つに
分割され、溝２５が形成されている。この溝２５には、
センタービット２６が嵌合されている。このセンタービ
ット２６は、第２図に示す如く、複数の揚力が所定間隔
を置いて一列に、しかも山型に配列されている。このセ
ンタービット２６は、油圧ジヤツキ２７によって円錐体
２４からの刃の突出具合を調整できるようになっている
。この掘削装置６の最下部に第４１ｉｉｉ’ｌに示す如く
、相対向する凹面状の排土板７０．７５が設けられてい
る。この排土板７０．７５は、掘削装置６の回数にあわ
せて回転するようになっている。また、この掘削装置６は、下面でチャンバ２８に接して
いる。このチャンバ２８内には、適宜箇所（本実施例に
おいては、図示されていないが等間隔で３カ所）にスク
ケーパ−２９が設けられている。このスクレーパー２９
は、スリット２２．２３から落下してチャンバ２８内に
溜った土砂等を強制的にチャンバ２８下方に送り出す作
用を有している。すなわち、スクレーパー２９は、複数
本のアーム３０に回転羽根３１を設け、この回転羽根３
１をアーム３０によってロータリージヨイント３２を介
して掘削装置６の回転を利用して回転させて土砂等を送
り出すものである。このスクレーパー２９の回転速度は
、ロータリージヨイント３２内のギヤ比によって設定さ
れるものであるが、ギヤ比は、１：２（掘削装置６の２
倍の速さ）又は、１：３（同じく３倍の速さ）にするの
が適当である。また、チャンバ２８の下端部には、ゲートバルブ３３を
介してロータリーフィーダー３４が接続されている。こ
のゲートバルブ３３は、チャンバ２８に溜った土砂等の
排出量を制御する作用を有するもので、ゲート板３３Ａ
をゲートジヤツキ３３Ｂによって開閉するように構成さ
れている。このゲートバルブ３３には、ロータリーフィ
ーダー３４のケーシング３５が接続されている。このケ
ーシング３５内には回転軸３６を中心に放射線状に羽根
３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｇ、３７Ｄがそれぞれ取付けられ
ており、ケーシング３５の内壁を密に摺動して回転する
ように構成されている。このケーシング３５の下部は排
出口３８が形成されており、この排出口３８の下方には
円筒状の筒体３９が接続されている。この筒体３９は、
上部筒体４０と下部筒体４１を有している。上部筒体４
０の外周面には、外周面に沿って移動可能にアーム４２
が取付けられている。このアーム４２の先端部には、吊
り上げ具４３が取付けられている。この吊り上げ具４３
は、ワイヤーロープ４４を巻き取り、ワイヤーロープ４
４の先端に固着されているフック４５に引っ掻けたセグ
メント５００を吊り上げる作用を有している。また、下
部筒体４１の外周面には、筒４６が回転自在に嵌合され
ている。この筒４６の外周面にジヤツキ４７の本体が固
着されており、このジヤツキ４７のピストンロッドの先
端には、セグメント１００を取付けるタッグ４８が固着
されている。このジヤツキ４７は、筒４６に固着される
ジヤツキ４９によって上下方向に摺動できるように構成
されている。また、この筒４６は、油圧モータ５０によ
って回転できるようになっている。また、アップワードシールドマシン１の中Ｍ４４の上端
部に第６図に示す如くアップワードシールドマシン１を
推進するためのジヤツキ５１．５２．５３．５４．５５
．５６のピストンロッドの先端が固着されている。この
ジヤツキ５１．５２．５３．５４．５５．５６の本体は
、組み上げられたセグメント６００の最上端部に載置さ
れ、胴体２をセグメント１０１を足場にして推進する作
用を有している。この胴体２は、中Ｊ］ｆ４４の外周に
設けられた爪５７によって、掘削部６が回転し、カッタ
ービット１４．１５によって掘削する際に自転してしま
うことがないようになっている。また、筒体３９内は、スパイラルシュートに構成されて
いる。この筒体３９の最下端部には、土砂排出用の円筒５８が
接続されている。この円筒５８が接続されている。この
円筒５８の最上部には、セグメント組立デツキ５９が取
付けられている。なお、第２図における６０．６１はセグメント１０１に
掛けられた梯子を示している。この梯子６０と梯子６１
とは多少ずれた位置に掛けられている、これは、万一梯
子６０で足を踏み外しても、一番下まで落ちることがな
いよう安全上からの設計である。次に、本実施例の動作について説明する。まず、シールド坑（図示されていない）内において、立
坑を掘削する箇所にアップワードシールドマシン１をセ
ットする０次に掘削装置６の先端のセンタービット２６
を掘削する土質に合わせて刃の出し具合を調整する。ま
た、カッタービット１４．１５についても掘削装置６の
回転方向に合わせて調整する。その後、立坑の壁になる
セグメントの上にジヤツキ５１．５２．５３．５４．５
５．５６を載置し、このジヤツキ５１．５２．５３．５
４．５５．５６を駆動させながら油圧モータ１０を駆動
して掘削装置６を回転する。この掘削装置６の回転によ
ってセンタービット２６及びカッタービット１４．１５
によって掘削された土砂等がスリット２２．２３を通っ
てチャンバ２５内に落下する。この土砂等は、排土板７
０−，７５によって中央に掻き寄せられ、スクレーバー
２９によって、ゲートバルブ３３を通りロータリーフィ
ーダー３４に送られる。このゲートバルブ３３は、土質
が滞水砂礫層のように崩落しやすい土質の場合にゲート
板３３Ａによって土砂等の通過面積を可変する。また、
土質が著しく軟らかく掘削部で掘削するまでもなく多量
に土砂が落下してくるような場合等、排出作業が土砂等
の排出速度に追い着かないようなときに、−時土砂等の
排出を停止するためゲート板３３Ａを閉じるといった作
業効率や安全性をも考慮したものである。このようにロータリーフィーダー３４に送られた土砂等
は、ロータリーフィーダー３４の羽根３７によっての筒
体３９に送られる。この筒体３９ではスパイラルシュー
トの作用により、土砂等は直接最下点まで落下せず、ス
パイラル状に移動しながら落下していく。このようにして掘削装置６が、マシン推進用のジヤツキ
５１．５２．５３．５４．５５．５６の推進距離（ピス
トンロッドが伸びきる距離）いっばいまで掘り進と、ア
ーム４２の先端に取付けられた吊り上げ具４３によって
セグメント１００を吊り上げ、ジヤツキ５１．５２．５
３．５４．５５．５６の足場としているセグメント１０
１の上の位置まで吊り上げる。注ぎに、このジヤツキ５
１．５２．５３．５．５５．５６の中のいずれか１個、
例えばジヤツキ５１を縮小させる。すると、ジヤツキ５
１は、中胴の先端側に引き寄せられ足場としていたセグ
メント１０１の上が開く。この開いたところに先に吊り
上げられていたセグメント１００をダック４８に固定し
たごジヤツキ４７で外周側に押圧し、ジヤツキ４９で高
さを調整する。次に押されてセットされたセグメント１
００とをボルト等で固定する０次にジヤツキ５２を同様
に縮小し、ジヤツキ５２の足場としていたセグメント１
０１と吊り上げたセグメント１００とを固着する。同様
にしてジヤツキ５３．５４．５５．５６についても行な
い、−周に渡ってセグメント組立を行なう０次に、いま
組み上げたセグメント１００を足場にして前記同様掘削
装置６を回転させながら掘進する。このセグメント数個
組み上げたところで筒体３９の下端部に円筒５８を継ぎ
足す。このように順次セグメントを組立て１円筒５８を継ぎ足
していき立坑を掘り上げていく。本実施例においては、セグメントの組立は、胴体２内、
すなわち、中胴４と下胴５の内部で行なわれる点に特徴
がある。すなわち、第１図でセグメント１０１Ａ、１０
１Ｂの外側に下胴５が嵌合しており、この状態で次のセ
グメントが組立てられる。したがって、セグメント１０
１Ａ、１０１Ｂと共に胴体２がセグメント１０１同様立
坑の壁面の働きをしており、この状態で掘進し胴体２が
前進してセグメントｌ０ＩＡ、ｌ０ＩＢが外部の土質と
接し、はじめて実質的な立坑の壁面を構成することにな
る。このため、土質が脆い滞水砂礫層の場合でも、上部
周囲の土層の崩落を防止し、地表が陥没するのを防止し
ている。すなわち、アップワードシールドマシン１に横
方向から係る圧力を胴体２の下胴５とセグメント１０１
Ａ、１０１Ｂとの嵌合部で支えることになる。【発明の効果１本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。新設又は既設シールド坑より地表に向け垂直方向に、土
質の変化に適応させて削坑すると共に溢水及び掘削した
土砂等を下方に集中して排出し、立坑にかかる土圧を支
えて土砂の崩落を防止しながら掘削するようにしである
ため、土質が変化しても土砂崩れを起こすことなく、新
設又は既設シールド坑より地表に垂直に上方向に掘削す
ることができる。また、土質の変化に適応させ行なう掘削を、適宜刃の長
さを調節することによって行なうようにしているため、
あらゆる土質を掘削することができる。さらに、立坑にかかる土圧の支えは、立坑の壁面を構成
する壁部材に渡され支持される部材によって行なうため
、上方からの土砂等の崩落を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る立坑の掘削方法を説明するための
図、第、２図は本発明に係る立坑の掘削方法の具体的な
実施例を示すアップワードシールドマシンの全体構成図
、第３図は第２図図示アップワードシールドマシンの平
面図、第４図は第２図の面板を取り払った状態での平面
図、第５図は第４図図示Ａ−Ａ断面図、第６図は第２図
図示Ａ−へ断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）新設又は既設シールド坑より地表に向け垂直方向
に、土質の変化に適応させて削坑すると共に溢水及び掘
削した土砂等を下方に集中して排出し、立坑にかかる土
圧を支えて土砂の崩落を防止しながら掘削するようにし
たことを特徴とする立坑の掘削方法。
（２）上記土質の変化に適応させ行なう掘削は、適宜刃
の長さを調節することによって行なうものである請求項
１記載の立坑の掘削方法。
（３）上記立坑にかかる土圧の支えは、立坑の壁面を構
成する壁部材に渡され支持される部材によって行なうも
のである請求項１又は２記載の立坑の掘削方法。