JPH0441897A - 土圧式シールド工法における掘削土砂の排土装置 - 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、泥土圧シールド工法を含む土庄式シールド工
法における掘削土砂の排土方法及び装置に関する。

（従来の技術） 従来、土圧式シールド掘進機の排土装置は、第７図のよ
うにスクリューコンベア５が用いられ、掘削した土砂あ
るいは添加材を混合した掘削土砂をスクリューコンベア
５の内部に充満させ、土砂により螺旋状の連続体を形成
して止水効果を高めていた。

しかし、その止水効果は完全でない場合があり、比較的
高水圧下での施工や、玉石を多（含む砂礫層を掘進する
場合はシールドの切羽室やスクリューコンベアに土砂を
充満し止水をはかることは困難な場合があり、回転式の
仕切り装置であるロータリーフィーダ２を設けたり、第
８図のように土砂圧送ポンプ３をスクリューコンベア５
と直結し、地上まで圧送する等、土砂水の異常出水を避
けると共に切羽の崩壊を防ぐ措置が採られていた。

（発明が解決しようとする課ＩＩ） しかしながら上記の方法においても、ロータリーフィー
ダ２を用いた場合は、土砂水の圧力をスクリューコンベ
ア５の止水効果だけでは抑えきれないときにロータリー
フィーダ２の排土口で土砂水が飛散してしまうという課
題があった。

又、土砂圧送ポンプ３を用いた場合は、ポンプの能力や
圧送管の径により礫質上の地山では巨礫等の除去のため
に掘進を中断しなければならなかったり、更に、第９図
のように切羽室への限定圧気をする場合も圧縮空気がス
クリューコンベア５を逆流して土砂水の飛散ばかりか噴
発の危険さえあるなどの課題があった。

本発明は以上のことに鑑み提案されたもので、その目的
とするところは、圧縮空気によって止水効果をより向上
させかつ掘削土砂中の水分量を適切に調節することによ
り常に良好な状態での排土を可能とし、併せて土砂水の
飛散や噴発を防止することのできる掘削土砂の排出方法
およびその装置を提供することにある。

（１題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明は、切羽の地下水圧に
抗しスクリューコンベアに圧縮空気を作用せしめつつ地
山を掘削すると共に、掘削した土砂を前記スクリューコ
ンベアにより土砂タンクに搬送し、これを外部に搬出す
ることを特徴とし、又、シールド機の後部に配置され、
掘削土砂を搬送するスクリューコンベアと、搬送されて
きた掘削土砂を搬入する土砂タンクと、該土砂タンク及
び前記スクリューコンベアに圧縮空気を送り込むエアー
供給手段と、を備えたことを特徴とする。

（作　用） 前記構成により、本発明によれば、切羽において掘削さ
れた土砂はスクリューコンベアにより土砂タンクに搬送
され、この土砂タンクからズリ鋼車等で外部に搬出され
るが、この土砂タンクおよびこれに連通される前記スク
リューコンベアには、エアー供給手段によって圧縮空気
が送り込まれる。

すなわち該圧縮空気は前記スクリューコンベア内の排出
土砂に抗し、例えば砂、砂礫等の水と土砂が分離しやす
い土質の場合には、前記スクリューコンベア内において
該圧縮空気と地下水とをバランスさせ地下水を抑えるよ
うに作用し、粘土分の多い水と土砂が分離しにくい土質
の場合には土砂水一体を抑えるように作用する。

（実施例） 以下、図面に基づき本発明の好ましい実施例を説明する
。

第１図（ａｌ（ロ）には本発明に係る排土装置の第１実
施例が示されている。

同図において、排土装置はシールド機１の後方に設置さ
れ、！！削された土砂は前部スクリューコンベア５とこ
れに連接された中間スクリューコンベア６．７によって
、土砂タンクｌＯに搬送される。前記前部スクリューコ
ンベア５と中間スクリューコンベア６とはフレキシブル
ジヨイント８によって屈曲自在に接続されており中間ス
クリュコンベア７、ゲート１６を介して掘削土砂を土砂
タンクＩＯへ搬送する。

前記土砂タンク１０の下部には、掘削土砂の搬送のため
のスクリューコンベア１２が設けられており、又タンク
上部には圧力筒部１１が設けられている。この圧力筒部
１１には、後述する第２図に示されるように、電動機２
６によって駆動するコンプレッサ２５からレシーバ−タ
ンク２３、減圧装置２１を通じて圧縮空気の送気管２７
と排気バルブ１５に通じる排気管２８とが配管されてい
る。

次に、本発明に係る掘削土砂の排出方法について説明す
る。

第２図は第１実施例における回路構成を示す図であり、
本図において、符号２２．２４はストップバルブでコン
プレッサ２５やレシーバ−タンク２３の圧力調整等に使
用され、又、符号１８は送気バルブであって土砂タンク
１０への圧縮空気量の調節を行い、更に符号１７は圧縮
空気の逆流を防止するための逆止弁である。

先ずストップバルブ２４が「開」の状態で電動機２６が
起動され、これと直結またはベルト伝導等により連結さ
れたコンプレッサ２５により空気が圧縮され、レシーバ
−タンク２３内に蓄圧される。続いてストップバルブ２
２を「開」にすれば、圧縮空気は減圧装置２１において
所定の圧力、すなわち切羽にかかる任意の圧力まで減圧
される。

次いで送気バルブ１８を「開」にすると、減圧された圧
縮空気は送気管２７、圧力筒部１１をへて土砂タンク１
０に送気され、シールド機１の掘進とほぼ同時にゲート
９．１６を「開」としスクリューコンベア５．６．７を
駆動して掘削土砂を搬送する。

この場合、土砂タンク１０内の圧縮空気は、スクリュー
コンベア５．６．７内に充満排出される土砂に作用しス
クリューコンベア自体の止水効果と相まって土砂水の異
常出水を防止すると共に、土砂の含む水分量を調節し常
に良好な状態の土砂を取り込むことができる。そして、
土砂タンクＩＯが掘削土砂でいっばいになった場合、ゲ
ート１６を「開」にし排気バルブ１５を「開」にして土
砂タンク内圧力を開放し大気圧にする。

土砂タンク１０内の土砂は、スクリューコンベア１２の
攪拌効果によって適度の流動性を保持したまま蓄えられ
、圧力解放とほぼ同時にゲート１３を「開」としてスク
リューコンベア１４によってズリ調車１９＋排出され、
バッテリー機関車２０によって立坑側の排土設備まで運
搬される。

また、第３図（ａ）（ハ）には本発明に係る排土装置の
第２実施例が示されている。

同図において、排土装置はシールド機ｌの後方に設置さ
れ、掘削された土砂は前部スクリューコンベア５とこれ
に連接された中間スクリューコンベア６．７によって、
２つの土砂タンク１０ａ　、１０ｂの夫々に収容される
。前記前部スクリューコンベア５と中間スクリューコン
ベア６とはフレキシブルジツイント８によって屈曲自在
に接続されており、又中間スクリューコンベア７はその
回転方向を切り換えることにより、気密性を有するゲー
ト１６ａ　、　１６ｂを介して掘削土砂の搬送先を土砂
タンク１０ａ又は１０ｂのいずれかに設定することがで
きる。

前記土砂タンク１０ａ　、　１０ｂの下部には、掘削土
砂の攪拌と搬送のためのスクリューコンベア１２ａ。

１２ｂが設けられており、又タンク上部には圧力湾部１
１ａ　、　ｌｌｂが設けられている。この圧力筒部１１
ａ　、　Ｉｌｂには、後述する第４図に示されるように
、電動機２６によって駆動するコンプレッサ２５からレ
シーバ−タンク２３、減圧装置２１を遥じて圧縮空気の
送気管２７ａ　、　２７ｂと排気バルブ１５ａ　＋１５
ｂに通じる排気管２８ａ　、　２８ｂとが配管されてい
る。

次に、本実施例に係る掘削土砂の排出方法について説明
する。

第４図において、符号２２．２４はストップバルブで、
コンプレッサ２５やレシーバ−タンク２３の圧力調整等
に使用され、又、符号１８ａ、　１８ｂは送気バルブで
あって土砂タンク１０ａ　、　１０ｂへの圧縮空気量の
調節を行い、更に符号１７ａ　、　１７ｂは圧縮空気の
逆流を防止するための逆止弁である。

先ずストップバルブ２４が「開」の状態で電動機２６が
起動され、これと直結またはベルト伝動等により連結さ
れたコンプレッサ２５により空気が圧縮され、レシーバ
−タンク２３内に蓄圧される。続いてストップバルブ２
２を「開」にすれば、圧縮空気は減圧装置２１において
所定の圧力、すなわち切羽にかかる任意の圧力まで減圧
される。

次いで送気バルブ１８ａ　、　１８ｂをｒ開」にすると
、減圧された圧縮空気は土砂タンク１０ａ　、　１０ｂ
に送気さ　れ、シールドＩｌｌの掘進と同時にゲート９
１６ａを「開」としてスクリューコンベア５．６゜７を
駆動して掘削土砂が取り込まれる。

この場合、土砂タンク１０ａ内の圧縮空気は、スクリュ
ーコンベア５，６．７内の排出土砂に作用しスクリュー
コンベア自体の止水効果と相まって土砂水の異常出水を
防止すると共に、土砂の含む水分量を調節し常に良好な
土砂の取り込みを行うことができる。中間スクリューコ
ンベア７は、回転方向を切り換えることにより土砂の搬
送方向を土砂タンク１０ａ側と土砂タンク１０ｂ側とに
切り換えることができる。そして、土砂タンク１０ａが
いっばいになった場合、ゲート１６ｂを「開」とし中間
スクリューコンベア７を逆転させてゲート１６ａを「閉
」にし、土砂を土砂タンク１０ｂ内へ搬送する。土砂タ
ンク１０ａ上部の圧力筒部１１ａには圧總空気の送排気
管２７ａ　、　２８ａが接続され、土砂タンク内の土砂
の取り込み等による圧力変動を検知して送気バルブ１８
ａ、排気バルブ１５ａの操作によってほぼ一定の圧力を
保持することができる。

尚、土砂タンク１０ｂにおいても土砂の取り込みは前述
の方法で行われる。

土砂タンク１０ｂが土砂を取り込んでいる間に、土砂タ
ンク１０ａは排気バルブ１５ａを「開」にしてタンク内
圧力が解放され大克圧とされる。土砂タンク１０ａ　内
の土砂は、スクリューコンベア１２ａの攪拌効果によっ
て適度の流動性を保持したまま蓄えられ、圧力解放と同
時にゲート１３ａを「開Ｊとしてスクリューコンベア１
４ａによってズリ鋼車１９ａに排土され、バッテリー機
関車２０ａによって立坑側の排土設備まで運搬される。

以上の作業を土砂タンク１０ａ側及び土砂タンク１０ｂ
側相互に繰り返すことで、連続的な掘削および排土を行
うことができる。

なお、本発明はシールドの規模や施工条件等により、第
１実施例では中間スクリューコンベア６．７を使用せず
にフレキシブルジヨイント８の直後にゲート１６を設は
土砂タンク１０に接続してもよく、第２実施例では中間
スクリューコンベア６を使用せずにフレキシブルジヨイ
ント８の直後に中間スクリューコンベア７へ接続しても
よい。

また、第５．６図に示すように送排気管中に調圧タンク
３０を設けることにより土砂タンク内の圧力解放時の圧
縮空気を一時的に蓄え、再度土砂タンクを加圧する時使
用すれば圧縮空気の消費量が低減されるので経済的に非
常に有利である。

最後に・土砂タンクは１槽、２槽に限らず中間スクリュ
ーコンベアとゲートの組合せでｎ槽の構成をすることも
可能である。

（発明の効果） この発明は以上説明した通り、シールド機の後部に配置
され、掘削土砂を搬送するスクリューコンベアと、搬送
されてきた掘削土砂を搬入する土砂タンクと、該土砂タ
ンク及び前記スクリューコンベアに圧縮空気を送り込む
エアー供給手段と、を備え、切羽の地下水圧に抗しスク
リューコンベアに空気を作用せしめつつ地山を掘削する
と共に、掘削した土砂を前記スクリューコンベアにより
土砂タンクに搬送するので、圧縮空気が水圧に対抗する
ことにより止水効果の向上を図り、ひいてはシールド切
羽の安定に寄与することができ特に高水圧下での施工に
適している。

また、スクリューコンベア内の排出土砂に作用せしめる
圧縮空気の圧力を加減調節することにより、該スクリュ
ーコンベア内における排出土砂と圧縮空気のバランス位
置も変化し、排出土砂中の水分量を任意に加ｘａｔｍす
ることができるので常に良好な状態、すなわち、適度の
塑性、流動性および止水性を有する排出土砂として排出
することができる。

更に、土砂タンクからの排出のときには土砂に圧力がか
かっていないため飛散や噴発が防止され、坑内清掃の手
間を低減することができるので経済的であると共に安全
である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係る掘削土砂の排土装置におけ
る第１実施例の平面図、第１図（ｂ）はその正面図、第
２図は第１実施例による回路構成を示す図、第３図（ａ
）は本発明装置の第２実施例の平面図、第３図（ロ）は
その平面図、第４図は第２実施例による回路構成を示す
図、第５図〜第６図は夫々第２図と第４図の実施例にお
ける送排気管中に調圧タンクを設けた場合の回路構成を
示す図、第７図〜第９図は従来の排土装置の正面図であ
る。 】・・・シールド機、５・・・前部スクリューコンベア
、６．７・・・中間スクリューコンベア、１０ａ　　１
Ｑｌ）・・・土砂タンク、２３・・・レシーバタンク、
２５・・・コンプレッサ、２６・・・電動機、２７ａ　
、　２７ｂ・・・送気管、２８ａ　、　２８ｂ　・・・
排気管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）切羽の地下水圧に抗しスクリューコンベアに圧縮
   空気を作用せしめつつ地山を掘削すると共に、掘削した
   土砂を前記スクリューコンベアにより土砂タンクに搬送
   し、これを外部に搬出することを特徴とする土圧式シー
   ルド工法における掘削土砂の排土方法。
2. （２）シールド機の後部に配置され、掘削土砂を搬送す
   るスクリューコンベアと、搬送されてきた掘削土砂を搬
   入する土砂タンクと、該土砂タンク及び前記スクリュー
   コンベアに圧縮空気を送り込むエアー供給手段と、を備
   えたことを特徴とする土圧式シールド工法における掘削
   土砂の排土装置。