JPH0544393A - 横坑掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 シールド筒を利用して切羽面を掘進する装置
において、簡易な機構で粗大礫を掘削土砂と共に能率的
に搬出できることを目的とする。 【構成】 シールド筒１２の推進端部の掘削室２２内に
嵌合軸支されたカッター２６で切羽面４２を掘削して掘
削土砂４４を外部へと排出する横坑掘削装置１０におい
て、シールド筒内を推進端部の掘削室と、この掘削室の
掘進後方側に連設された作業室２４とに区画すると共に
下端に切欠開放された排泥口４６を形成するように同シ
ールド筒内に隔壁２０が設置され、この隔壁より所要の
間隔を隔てた後方側であって、作業室の内底部に貯泥部
４８を形成するように、前記排泥口と略対向する位置に
壁体５０が設けられ、掘削土砂を前記排泥口から貯泥部
に排出させ、この貯泥部に堆積した掘削土砂を前記壁体
を自然に乗り越え溢流、排出させて成る横坑掘削装置か
ら構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地層の切羽面に横坑を
掘削する横坑掘削装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、トンネルの様な遂道を掘削する場
合においては、シールド筒の先端に掘削室を設けてカッ
ターを嵌合軸支させ、この掘削室内に泥水を圧入し、こ
の泥水圧によって切羽面を保持しつつカッターで切羽面
を掘削しながらシールド筒を推進させ、掘削土砂を泥水
と共にスクリュコンベヤや排泥管で外部へ排出させる所
謂シールド工法が利用されている。しかし、地中に粗大
礫層があると前記掘削室内から排出された粗大礫がスク
リュコンベヤや排泥管に目詰まりして搬出することが困
難であり、従って粗大礫層のある地中における横坑の掘
削は計画された様には進捗しないものであった。そこ
で、シールド筒の推進端寄り位置に二組の隔壁を所要間
隔で設置してカッターを備えた掘削室と、この掘削室の
推進後方側に隔室とを設け、この隔室の下部位置に掘削
室に連通した作業室と、上部位置に気閘室とを設けて気
閘室と作業室とを弁扉付きのマンホールで相互に連通さ
せると共に気閘室の隔壁にシールド筒の推進後部側と連
通した弁扉付マンホールを設け、前記シールド筒を掘進
しながら掘削室内の掘削土砂を作業室内に排出させ、作
業室に連通設置した送泥ポンプ付貯泥タンク内に貯留し
た泥水を作業室へ一時的に給水し、この泥水と掘削土砂
とを混合させて送泥ポンプで貯泥タンク内へ吸引しつつ
排送管で外部へと排出させ、この排出中に送泥ポンプで
排出することができない粗大礫が作業室内に進入して掘
削土砂の排出能率が低下したら、掘削作業を一時的に停
止した後で作業者が隔壁のマンホールより気閘室を経由
して作業室内へ入り、作業室内の粗大礫を気閘室から外
部へと排出する横坑掘削方法が特公昭５３−３７６５２
号公報に提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、前記
横坑掘削方法においては、シールド筒の推進端寄り位置
に掘削室を設けるための隔壁と、この掘削室の推進直後
方側に掘削土砂の排出のための作業室や粗大歴の排出の
ための気閘室等を設けるための隔壁と、を二重に設置す
るため、装置の機構が複雑となって製作コストが割高と
成り易い。また、掘削室に連通した作業室内に粗大礫が
堆積した場合には、この粗大礫を除去するためにシール
ド筒内の作業者が気閘室より作業室へ入り、手作業で搬
出しなければならず作業能率が低い等の問題点があっ
た。

【０００４】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的はシールド筒を利用して切羽
面を掘進する装置において、シールド筒を推進端部の掘
削室と、この掘削室の推進後側に連設された作業室とに
区画するための隔壁を設置し、更に前記隔壁の下端部に
切欠開放された排泥口を設けて隔壁の推進直後方側に間
隔をおいて貯泥部を形成する様に、前記排泥口と対向し
た所要高さの壁体を立設したことにより、掘削土砂の排
出部の機構が簡易で、製作コストも安価であり、更に掘
削土砂内に混入した粗大礫も目詰まりなく排出でき、掘
削作業を能率的に遂行できる横坑掘削装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【問題点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、推進用ジャッキ１８でシールド筒１２
ａを推進させつつ同シールド筒１２ａの推進端部の掘削
室２２内に嵌合軸支されたカッター２６で切羽面４２を
掘削し、その掘削土砂４４を掘削室２２内より外部へと
排出する横坑掘削装置において、前記シールド筒１２ａ
内を推進端部の掘削室２２と、この掘削室２２の掘進後
方側に連設された作業室２４と、に区画し、下端部に切
欠開放された排泥口４６を形成するように、同シールド
筒１２ａ内に隔壁２０が設置され、この隔壁２０より所
要の間隔を隔てた直後方側であって、前記作業室２４の
内底部には、中間部に貯泥部４８を形成するように、前
記排泥口４６と略対向する位置に所要高さに立設された
壁体５０が設けられ、前記シールド筒１２ａの推進と共
に掘削室２２内に取込まれた掘削土砂４４を前記排泥口
４６から自重で貯泥部４８に排出させ、さらに、この貯
泥部４８に堆積した掘削土砂４４が前記壁体５０を自然
に乗り越え溢流させるようにしながら掘削土砂４４を掘
削室２２内より排出して成る横坑掘削装置１０ａから構
成される。また、前記掘削室２２には送泥水管６０が連
通され、前記作業室２４は、気密隔壁５４ａ、５４ｂで
貯泥部４８を備えた第１作業室２４ａと、第２作業室２
４ｂと、に区画され、前記第１、第２作業室２４ａ、２
４ｂには内部の空気圧を調整する送気管６６ａ、６６ｂ
がそれぞれ連通されると共に各気密隔壁５４ａ、５４ｂ
には、作業通路としての気密ハッチ５５ａ、５５ｂが設
けられて成ることとしてもよい。

【０００６】

【作用】本発明の横坑掘削装置においては、シールド筒
の推進端部の掘削室のカッターで切羽面を掘削しつつシ
ールド筒を推進させ、掘削土砂を掘削室内に取込みしつ
つ隔壁の下端部に切欠開放された排泥口から自重で貯泥
部へと排出させ、この貯泥部に堆積した掘削土砂を貯泥
部の壁体を乗り越え溢流させつつ他の搬送体に収容して
外部へと搬出させるものである。従って、掘削室の隔壁
の推進後方側に排出される掘削土砂を堆積させる貯泥部
を形成するように上方を開放した壁体を所要高さに立設
したことにより、掘削土砂の排出部の機構が簡易で、製
作コストも安価となり、掘削土砂に粗大礫が混合してい
ても粗大礫が目詰まりすることなく、掘進作業を能率的
に遂行できることとなる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を説明する。図
１ないし図４には本発明の実施例に係る第１横坑掘削装
置１０ａが示されている。図より明らかな様に、第１横
坑掘削装置１０ａは、鋼板より成るシールド筒１２ａ
と、このシールド筒１２ａの推進後端に順次連設された
土留筒１４と、この土留筒１４の端面と対向する様にシ
ールド筒１２ａの内面受板１６等に装着され、ラムロッ
ドの端部を土留筒１４の端面に当接させた複数の推進用
ジャッキ１８とを備えている。前記シールド筒１２ａ内
の推進端部寄り位置には隔壁２０が設置されて同シール
ド筒１２ａ内は、推進端部の掘削室２２と、この掘削室
２２の推進後方側に連設された作業室２４と、に区画さ
れている。前記掘削室２２内の推進端部にはカッター２
６が嵌合され、このカッター２６の回転軸２８が前記隔
壁２０の中央位置に設置された軸受３０に貫通軸支され
ている。

【０００８】図１、４に示すように、作業室２４の天井
面より垂下されたブラケット３２に油圧モータの様な原
動機３４が架設され、この原動機３４の回転軸３６に固
定した小歯車３８にカッター２６の回転軸２８に固定さ
れた大歯車４０が噛合され、前記原動機３４の回転力を
小歯車３８、大歯車４０を介してカッター２６に伝達回
転させながら切羽面４２を掘削する。このカッター２６
で掘削した掘削土砂４４を掘削室２２内に取込み、作業
室２４内へと排出させるために、図３に示す様に前記隔
壁２０の下端部に切欠開放された排泥口４６が設けられ
ている。更に、図１、４に示すように、前記隔壁２０よ
り所要の間隔を隔てた直後方側であって、前記排泥口４
６と略対向した作業室２４の内底部位置に、貯泥部４８
を形成するように所要の高さに壁体５０が立設されてい
る。これにより、シールド筒１２ａの推進と共に掘削室
２２内に取込まれた掘削土砂４４は隔壁２０の下端の排
泥口４６より自重で貯泥部４８内に排出され、掘削土砂
４４内に粗大礫が混入していても隔壁２０の下端の排泥
口４６は高幅が広幅であるため目詰まりすることはな
い。この貯泥部４８内に堆積した掘削土砂４４は壁体５
０を自然に乗り越えるように溢流し、例えば壁体５０に
近接配置された台車のような搬送体５２に収容しながら
順次外部へと搬送させる。

【０００９】本発明の第１横坑掘削装置１０ａは、切羽
面４２が或る程度可塑質で切羽面を泥水圧で保持する必
要がない場合に使用するものであり、作業室２４内の原
動機３４でカッター２６を回転させながら切羽面４２を
掘削させ、同時に推進用ジャッキ１８のラムロッドを伸
長させつつシールド筒１２ａを掘進させるものである。
この第１横坑掘削装置１０ａの特徴的なことは、掘削室
２２と作業室２４とを区画した隔壁２０の下端部に切欠
開放された広幅の排泥口４６を設け、更に排泥口４６と
対向する様な直後方側に、所要高さに壁体５０を立設し
て貯泥部４８を設けたことであり、二組の隔壁を密閉状
に設置することなく、隔壁２０と壁体５０とを組合わせ
たことにより掘削土砂の排出部の構成が簡易で、製作コ
ストも安価となり、また掘削土砂４４内に粗大礫が混入
しても、排泥口４６が目詰まりすることなく、貯泥部４
８内に堆積した掘削土砂４４を壁体５０より溢流させつ
つ適宜な搬送体５２で外部へと排出し、切羽面での掘進
作業を能率的に遂行できることとなる。

【００１０】次に、図５ないし図８には本発明の実施例
に係る第２横坑掘削装置１０ｂが示されている。図より
明らかな様に、第２横坑掘削装置１０ｂは、前記第１横
坑掘削装置１０ａのシールド筒１２ａより長尺のシール
ド筒１２ｂと、このシールド筒１２ｂの推進後端に順次
連設された土留筒１４と、この土留筒１４の端面と対向
する様にシールド筒１２ｂの推進後端部の内面等に装着
され、ラムロッドの端部を土留筒１４の端面に当接させ
た複数の推進用ジャッキ１８とを備えている。前記シー
ルド筒１２ｂ内の推進端部寄り位置には隔壁２０が設置
されて同シールド筒１２ｂ内は、推進端部の掘削室２２
と、この掘削室２２の推進後方側に連設された作業室２
４と、に区画され、更にこの作業室２４は、シールド筒
１２ｂの略中央位置と、推進後方端寄り位置とに設置さ
れた二組の気密隔壁５４ａ、５４ｂとによって第１作業
室２４ａと、第２作業室２４ｂとに区画されている。こ
の気密隔壁５４ａ、５４ｂには、第１作業室２４ａ内に
排出される掘削土砂を搬送体で外部へと排出通行するた
めに気密ハッチ５５ａ、５５ｂが設けられている。前記
掘削室２２内の推進端部には、第１横坑掘削装置１０ａ
と同じくカッター２６が嵌合軸支され、隔壁２０の軸受
３０に貫通軸支されたカッター２６の回転軸２８に固定
された大歯車４０と、第１作業室２４ａの天井面より垂
下されたブラケット３２に架設された原動機３４の回転
軸３６に固定した小歯車３８とが噛合連動されている。

【００１１】また、図５、７に示すように、前記カッタ
ー２６で掘削した掘削土砂４４を掘削室２２内に取込
み、自重で第１作業室２４ａ内へと排出させるために、
前記隔壁２０の下端部に切欠開放された排泥口４６が設
けられ、更に、隔壁２０より所要の間隔を隔てた第１作
業室２４ａの内底部位置に、貯泥部４８を形成するよう
に所要高さの壁体５０が立設され、この壁体５０の上端
中央位置には掘削土砂を溢流させるため、図８に示すノ
ッチ５６が設けられ、このノッチ５６を溢流した掘削土
砂４４を台車のような搬送体５２に収容しながら順次外
部へと搬送させる。この上面を開放された壁体５０で貯
泥部４８を形成して掘削室２２内の掘削土砂を排出させ
るため、排出部の構成が簡易で、製作コストも安価とな
る。この搬送体５２は、台車に限定されることなく、ス
クリュコンベヤ、排泥管等を用いてもよい。前記掘削室
２２内に泥水を給水して軟弱な切羽面４２を保護するた
めに、後部の土留筒１４内より気密隔壁５４ａ、５４ｂ
を貫通してカッター２６の回転軸２８の端部の回転管継
手５８に送泥水管６０が連通され、更に回転軸２８内に
は回転管継手５８に連通した導水管６２が設けられてカ
ッター２６の内面側の逆止弁６４に連通されている。こ
の送泥水管５８より回転軸２８の導水管６２を経由して
掘削室２２内に泥水を供給する。また、図５、６に示す
ように、前記第１、第２作業室２４ａ、２４ｂ内の空気
圧を調整するために後部の土留筒１４内より送気管６６
ａ、６６ｂがそれぞれ連通され、各送気管６６ａ、６６
ｂには空気圧の調整弁６８ａ、６８ｂが設けられてい
る。

【００１２】本発明の第２横坑掘削装置１０ｂは、掘削
する切羽面４２が軟弱で地下水等の噴出がある場合に使
用するものであり、始めに第１、第２作業室２４ａ、２
４ｂを区画している気密隔壁５４ａ、５４ｂの気密ハッ
チ５５ａ、５５ｂを閉鎖し、送泥水管６０より、カッタ
ー２６の回転軸２８内の導水管６２を経由して逆止弁６
４より掘削室２２内に泥水を送り、原動機３４を駆動し
てカッター２６を回転させて切羽面４２を掘削する。掘
削土砂は泥水と混合されて高粘度の泥状物４４ａとなっ
て掘削室２２内より排泥口４６を通じて貯泥部４８に排
出される。同時に第１作業室２４ａ内に送気管６６ａで
高圧空気を送気して第１作業室２４ａ内の空気圧を高
め、この空気圧を貯泥部４８に排出された泥状物４４ａ
の自由面７０に作用させつつ掘削室内２２へ圧力を伝達
して切羽面４２の崩壊等を防止し、安定した状態で掘削
してゆくものである。掘削室２２内より貯泥部４８へと
排出される泥状物４４ａは、内部に粗大礫が混合されて
も隔壁２０の下端の排泥口４６の高幅が広幅であるため
目詰まりすることなく、円滑に貯泥部４８へ排出され、
この貯泥部４８内に順次堆積しながら最後には壁体５０
のノッチ５６より台車のような搬送体５２に溢流収容さ
れる。この搬送体５２を外部へと搬出する時には、第２
作業室２４ｂ内の空気圧を第１作業室２４ａ内の空気圧
と同じ空気圧になるように第２送気管６６ｂより高圧空
気を送気して高め、気密隔壁５４ａの気密ハッチ５５ａ
を開放して搬送体５２を第２作業室２４ｂへ搬出させる
と共に次の搬送体５２を第１作業室２４ａ内へ搬入して
気密ハッチ５５ａを閉鎖し、次の気密ハッチ５５ｂを開
放して搬送体５２を第２作業室２４ｂより外部へと搬送
する従って、切羽面４２が軟弱地盤であっても第１作業
室２４ａ内の高圧空気を排出される泥状物４４ａの自由
面７０に作用させて掘削室２２内の圧力を高めて切羽面
４２の崩壊を防止し、泥状物４４ａ内に粗大礫が混合さ
れても泥状物４４ａの排出部に目詰まりを発生すること
なく、軟弱地盤における切羽面４２での掘進作業を能率
的に遂行できることとなる。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る横
坑掘削装置によれば、推進用ジャッキでシールド筒を推
進させつつ同シールド筒の推進端部の掘削室内に嵌合軸
支されたカッターで切羽面を掘削し、その掘削土砂を掘
削室内より外部へと排出する横坑掘削装置において、前
記シールド筒内を推進端部の掘削室と、この掘削室の掘
進後方側に連設された作業室と、に区画し、下端部に切
欠開放された排泥口を形成するように、同シールド筒内
に隔壁が設置され、この隔壁より所要の間隔を隔てた直
後方側であって、前記作業室の内底部には、中間部に貯
泥部を形成するように、前記排泥口と略対向する位置に
所要高さに立設された壁体が設けられ、前記シールド筒
の推進と共に掘削室内に取込まれた掘削土砂を前記排泥
口から自重で貯泥部に排出させ、さらに、この貯泥部に
堆積した掘削土砂が前記壁体を自然に乗り越え溢流させ
るようにしながら掘削土砂を掘削室内より排出すること
により、掘削室に連通した掘削土砂の排出部の構成が簡
易であり、製作コストが安価となる。また、掘削土砂に
粗大礫が混入された掘削土砂であっても、掘削室内より
の排出中に目詰まりを発生することなく、掘進作業を効
率よく遂行できる。また、請求項２によれば、掘削室に
は送泥水管が連通され、前記作業室は、気密隔壁で貯泥
部を備えた第１作業室と、第２作業室と、に区画され、
前記第１、第２作業室には内部の空気圧を調整する送気
管がそれぞれ連通されると共に各気密隔壁には、作業通
路としての気密ハッチを設けたことにより、切羽面が軟
弱地盤であっても、掘削室内で掘削土砂に泥水を混合さ
せて泥状物となし、この掘削室より排出される泥状物に
第１作業室内の泥状物の自由面に高圧空気を作用させつ
つ掘削室内へ圧力を伝達して切羽面の崩壊を防止し、ま
た、泥状物内に粗大礫が混合されても泥状物の排出部に
目詰まりを発生することなく、軟弱地盤における切羽面
の掘進作業を能率的に遂行できることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る第１横坑掘削装置の縦断
面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面ずである。

【図４】図１のＣ−Ｃ線断面図である。

【図５】本発明の実施例に係る第２横坑掘削装置の縦断
面図である。

【図６】図５のＤ−Ｄ線断面図である。

【図７】図５のＥ−Ｅ線断面図である。

【図８】図５のＦ−Ｆ線断面図である。

【符号の説明】

１０ 横坑掘削装置 １２ シールド筒 １８ 推進用ジャッキ ２０ 隔壁 ２２ 掘削室 ２４ 作業室 ２６ カッター ４２ 切羽面 ４４ 掘削土砂 ４６ 排泥口 ４８ 貯泥部 ５０ 壁体 ５５ 気密ハッチ ６０ 送泥水管 ６６ 送気管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 推進用ジャッキでシールド筒を推進させ
   つつ同シールド筒の推進端部の掘削室内に嵌合軸支され
   たカッターで切羽面を掘削し、その掘削土砂を掘削室内
   より外部へと排出する横坑掘削装置において、 前記シールド筒内を推進端部の掘削室と、この掘削室の
   掘進後方側に連設された作業室と、に区画し、下端部に
   切欠開放された排泥口を形成するように、同シールド筒
   内に隔壁が設置され、 この隔壁より所要の間隔を隔てた直後方側であって、前
   記作業室の内底部には、中間部に貯泥部を形成するよう
   に、前記排泥口と略対向する位置に所要高さに立設され
   た壁体が設けられ、 前記シールド筒の推進と共に掘削室内に取込まれた掘削
   土砂を前記排泥口から自重で貯泥部に排出させ、さら
   に、この貯泥部に堆積した掘削土砂が前記壁体を自然に
   乗り越え溢流させるようにしながら掘削土砂を掘削室内
   より排出して成る横坑掘削装置。
2. 【請求項２】 前記掘削室には送泥水管が連通され、 前記作業室は、気密隔壁で貯泥部を備えた第１作業室
   と、第２作業室と、に区画され、 前記第１、第２作業室には内部の空気圧を調整する送気
   管がそれぞれ連通されると共に各気密隔壁には、作業通
   路としての気密ハッチが設けられて成る請求項１記載の
   横坑掘削装置。