JPH0532494U - シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】シールドトンネル施工において、巨礫を含む地
層や粘性土層を、切削回転板や掘削刃の形状を変える事
なく支障無く掘進できるシールド掘進機を提供する。 【構成】切削回転スポーク１を先端に取り付けたシール
ド掘進機において、スポークの直後に礫破砕の為のコー
ンクラッシャー３を配置し、その後部に共に回転する掻
き揚げ板５を取り付け、最下部に軸付きスクリュー６を
配置し、スクリューの残土排出部を密閉し後方を流体輸
送によって残土排出し、且つクラッシャー前方にも送泥
水を供給可能にしたことを特長とするシールド掘進機

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、土圧系シールド掘進機の残土搬出機構とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、礫を破砕するためのコーンクラッシャーはよく知られた技術で、泥水工 法やオーガ式小口径推進工法等の掘進機の先端に設置し、取りこみ残土中の礫を 細かく砕いて閉塞によるトラブルが起きないようにされている。しかし、泥水工 法によるシールド機では透水係数の大きい砂礫層において泥土膜の形成ができな いため切羽の安定を図ることが困難で、余掘りによる上部地表の沈下や管路の浮 き上がり等の支障が発生し易い。又、泥土圧工法において巨礫が含まれている地 層の掘進ではオーガスクリューの閉塞トラブルが多いため、リボンスクリューを 使用した排土方法や、礫分をかごバケット等により分別して別途排出する方法等 があるが、取りこみ最大礫径の上限値が小さく、又、高被圧水下の施工では、ス クリューコンベアを非常に長くする等の対策を取らないと、残土や地下水の機内 への噴発等の支障が発生し易く、又、砂礫によるスクリューや隔室の閉塞を引き 起こし易かった。

【０００３】 さらに、土圧系工法では残土をトロバケットを使って坑外へ搬出するのが一般 的であるが、この方法ではトロバケットを出し入れする間は掘進ができないため 掘削に非常に時間がかかるので真空輸送や流体輸送を使用した残土搬出方法が一 部で採られている。しかし、これらの方法では輸送できる礫径が限られているの で大きな礫を取り除いてから輸送しなければならなかった。又、流体輸送の場合 スクリューコンベアに直接輸送配管を接続すると配管内の流体圧力に大きな変動 があった場合に切羽安定土圧に影響を及ぼす危険性があり、そのためにスクリュ ー排土口の下に開放式のホッパーを設置して流体輸送しようとすると変動により 空気を吸いこんだり環流水が溢れたりする危険性があった。

【０００４】

【考案が解決しようとする点】

残土の機内への噴発を防止するためにスクリュー排土口を流体輸送装置で直結 することは誰もが容易に考えつくことであるが、この方法ではオーガスクリュー での閉塞を防止できず、そのためにリボンスクリューを使用すると今度は流体輸 送装置での閉塞を防止できない。そこで、巨礫を掘削し隔室内に取り込んでから スクリューに至るまでの間に閉塞しない程度の大きさに割ってやればよいが、土 圧系掘進機では泥水加圧式掘進機で使用しているようなスリットの狭いコーンク ラッシャーを使用すると土砂が圧密されてしまうため適切な土圧管理ができなく なってしまう欠点がある。そのためにスリットの幅の広いクラッシャーを使用す ると今度は流体輸送ポンプでの閉塞が多くなり、隔壁内で異常圧力が発生して掘 進作業や地盤への影響が頻繁に起こる状態にある。

【０００５】

【問題解決の手段】

かかる問題を解決するため、まず切羽切削板をスポーク形状とし、巨礫をその まま取り込めるようにする。スポーク直後に斜面板とコーンクラッシャーを配置 し、スリット幅が３センチ〜４センチになるように設置する。クラッシャー出口 後方には削土の停滞を防止するための掻き揚げ板を配置し、回転を自在に操作し て残土取り込み量を調節できる残土排出装置（オーガスクリューコンベア）に強 制的にフィードできるようにする。次に残土排出装置の排土口に密閉された残土 シュートを設け、これに送排泥パイプを接続して残土を流体輸送すると同時に、 残土シュートに圧力計を取り付けておき送排泥ポンプの回転制御等によりシュー ト内圧力をコントロールできるようにする。そして、シュート内からバネ又は油 圧により排土口に向かって押しつけられて泥水のスクリューへの侵入を防止する と共にスクリューからの残土排出圧力により自動的に開口する逆止弁を設置し、 シュート内で異常に高い泥水圧が発生してもスクリューに圧力が伝わらないよう にする。

【０００６】

【作用】

以下第１図を参照に作用を説明する。コーンクラッシャー３で発生する圧密作 用は、礫が破砕を受ける時にクラッシャーと斜面板２から切羽に向かって押し出 される力が働き礫が停滞するためで、これにより掘削され取り込まれた土砂がせ き止められて起こる。一般に考えられている土砂の圧縮圧密については、土砂に 十分な流動性があればクラッシャーの偏心運動による脱水圧密はスリットの大き さにかかわらずほとんど無視できる程度のものである。そこで、スリットの幅を ３ｃｍ以上にしてやればほとんどの地盤で９０％以上の礫がクラッシャーの影響 を受けずにスリットを通過することができるので、コーンクラッシャーでの圧力 損失がほとんどなくなり、スリット後方の隔室内の土砂の圧力を均一にしてそれ を計測することによりスリット前方の削土室内の土圧を間接的に操作することが できる。 しかし、このようにして排出された土砂は後方からの圧力の影響をもろに受け るので、もしもオーガスクリューコンベア６の出口あるいはその他の場所で閉塞 等のトラブルが発生した場合には掘進速度の低下や地盤の隆起等の重大なトラブ ルに発展する危険性がある。そこで、後方での閉塞・逆流等のトラブルに対し、 排土口に逆止弁を設けることにより後方でのトラブルで発生する異常圧力の影響 を遮断し、切羽土圧を安定させることができる。

【０００７】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図を参照に説明する。土圧系掘進機において、切羽 切削のための回転板１をスポーク形状とし、スポーク前面には切削ビットを取り 付ける。次に、掘進機外筒先端に斜面板２を取り付け、その斜面部に超硬肉盛り を行う。回転板のすぐ後方の回転板回転軸にわずかに偏心したコーン状の礫破砕 のための部品３（コーンクラッシャー）を取り付け、この最後部と上記斜面板と のすきまが３センチないし４センチ程度（スクリュー内径と排泥パイプ１０の太 さにより調節）になるようにする。コーンクラッシャー３と隔壁１３とのすきま ４は２０センチないし４０センチ程度の広さを持たせて、残土がほぼ均等な内圧 をもって滞留できるようにしておくと同時に、すきま４にある残土を常に動かし ていつでも排土装置６（以下オーガスクリューコンベアと記す）により取り出せ るようにするための掻き揚げ板５をコーンクラッシャー３の後部に取り付けてお く。

【０００８】 すきま４の最下部にオーガスクリューコンベア６の先端を出しておき、スクリュ ー回転数を制御して必要量だけの残土を取り出せるようにしておく。オーガスク リューは軸付きにしておく。オーガスクリューコンベア６の排土口７に残土シュ ートを設け、スクリューケーシングと一体化させることにより内部を密閉し、こ れに送泥パイプ９、排泥パイプ１０を接続する。残土シュート内部に逆止弁８を 設ける。逆止弁は普段は閉じた状態にセットしておき、オーガスクリューの排土 作用により残土内に発生する圧力で開口するようにする。カッターモータ１１は 定速、スクリューモータ１２は可変速とし、切羽送泥圧力計、切羽圧力計、シュ ート圧力計、送泥圧力計等の各圧力計と、土圧計、カッタートルク計、スクリュ ー回転計等の指示計類をオペレーターの見易い場所に配置する。又、排泥流量計 、排泥ポンプ回転計等の指示計類と操作盤等を操作員の見易い場所、操作しやす い場所に配置する。

【０００９】 これによって砂礫層を通常掘進する場合、ます泥水を残土シュートに環流させ シュート内圧力を所定の値（地下水圧等により決定）に合わせる。次に、カッタ ー（回転板１）を回し、トルクが安定したら推進装置を作動させて掘進機を前進 させる。推進速度はカッタートルクが所定の範囲になるように調節する。又、推 進と同時に切羽には適量の土粒子間減摩材を供給する。土圧計が上昇を始めたら オーガスクリューコンベア６を回転して土圧が所定の範囲になるように回転数を 調節する。このように操作すれば、切羽安定のための対抗土圧を常に削土室内に 発生させることができるので、もしも巨礫が出現しコーンクラッシャーでトルク がかかって掘進機の掘進速度が落ちても余掘りをする心配がない。又、礫片が排 泥ポンプのインペラーや排泥流量計等に引っ掛かり残土シュートに異常圧力が発 生すると逆止弁８が閉じるので、泥水圧が切羽に悪影響を及ぼすこともない。

【００１０】

【考案の効果】

この掘進機ではコーンクラッシャー前方の削土室内の削土圧力をコーンクラッ シャー後方の削土圧力によって保持することができるので切羽安定の為の対抗土 圧を容易に発生保持することができ、礫泥水機に見られるような余掘りの心配が ない。又、礫を破砕して後方に排出するためスクリューコンベアでの閉塞の心配 も無く、後方に設置した流体輸送装置での閉塞も少ない。スクリューコンベア排 土口を泥水圧で押さえることができるのでスクリューコンベア内での減圧の必要 が無くなり、スクリューの長さを短くできる。さらに、泥水圧による切羽への影 響が無いので普通土圧掘進機と同じように切羽土圧の管理や掘進作業を進められ ると同時に、バケット排土のような残土搬出ロスタイムが無いので、掘進時間を 大幅に縮めることができる。

【００１１】

【図面の簡単な説明】

【第１図】本考案の実施例であるシステム構造を装備し
たシールド掘進機の設置状況を説明する縦断面図

【第２図】残土シュート詳細図。図中、一点鎖線の右は
８の開状態を、左は閉伏態を示す。

【記号の説明】

１；切削回転板（回転スポーク） ２；斜面板 ３；コーンクラッシャー ４；後部室（すきま） ５；掻き揚げ板 ６；排土装置（オーガスクリューコンベア） ７；排土口 ８；逆止弁 ９；送泥パイプ １０；排泥パイプ １１；カッターモータ １２；スクリューモータ １３；隔壁（バルクヘッド） １４；調節可変式バネ １５；残土シュート本体

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】切羽を切削するための回転スポークを先端
   に取り付けたシールド掘進機において、スポークの直後
   に礫破砕の為のコーンクラッシャーを配置し、クラッシ
   ャーの後部にクラッシャーと共に回転する掻き揚げ板を
   取り付け、最下部に軸付きスクリューを配置し、オーガ
   スクリューコンベア排土口直後にスクリュー内残上の圧
   力によって開口する逆止弁を設け、スクリューの残土排
   出部に密閉室を設けてそこから後方を泥水流または清水
   流の流体輸送によって残土排出することを特徴とするシ
   ールド掘進機