JPH055038B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシールド掘進機の排土制御装置に係
り、特に切羽崩落を防止しつつ推進量に見合つた
土砂を取り込むためのシールド掘進機の排土制御
装置に関するものである。

［従来の技術］ シールド掘進機は、筒状のシールドフレームの
前面にカツター面板を回転自在に設け、そのシー
ルドフレーム内にカツター室を形成し、カツター
室にカツター室内の土砂を排出するスクリユーコ
ンベアを接続したもので、カツター面板で掘進す
ると共にその土砂をカツタ室内に取り込み、その
シールドフレーム後方に形成される掘孔にセグメ
ントを張設してトンネルを構築するものである。

このシールド掘進機においては切羽崩落を防止
するためにカツター室内の土圧を測定し、その土
圧が一定となるようスクリユーコンベアの回転数
を制御している。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、土圧が一定になるようスクリユ
ーコンベアの回転数を制御しても実排土量が変化
し、安定した切羽が得られない問題がある。

このためスクリユーコンベアから排出された土
砂量を計測することがなされている。すなわち、
スクリユーコンベアからの土砂をズリトロ台車で
搬送する場合には、そのズリトロ台車ごと重量を
計測してその土砂量を求めているが、ズリトロ台
車の移動と共にその重量を計るため精度が悪く実
排土量を正確に求めることができない。

また、スクリユーコンベアからの土砂をタンク
に受け、この土砂をポンプで地上まで移送する場
合には、その土砂の流量やポンプの容積と駆動速
度からその土砂の実排土量を計測しているが、タ
ンクが大気開放されるためスクリユーコンベアか
らの排出量とポンプの圧送量とがバランスせず、
また流量やポンプ容積などから実排土量を計測し
ても正確とはいい難い問題がある。

［発明の目的］ 本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
カツター室からの実排土量を正確に計測し、掘進
量に見合つた排土量に制御できるシールド掘進機
の排土制御装置を提供することを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は上記の目的を達成するために、カツタ
ー室に接続したスクリユーコンベア手段と、その
スクリユーコンベア手段の排出口に接続された密
閉タンクと、その密閉タンク内の土砂を地上に圧
送する圧送ポンプと、密閉タンク内の土圧を計測
し、土圧が一定となるようポンプを駆動する圧送
ポンプ制御手段と、ポンプで移送された土砂を受
けその土砂の重量を計測する排土重量計測装置
と、その計測装置からの土砂の重量と推進量を比
較してスクリユーコンベア手段の排土量を制御す
る土量土圧制御手段とを備えたことを特徴とする
もので、例えばセグメントの１リング分の長さの
掘進量に対して排土重量計測装置での排土量を計
測し、その推進量に対して排土量が適切であるか
どうかを土量土圧制御手段が判断し、適宜スクリ
ユーコンベア手段の排土量を制御することにより
切羽崩落を防止しつつ掘進できるようにしたもの
であり、またスクリユーコンベア手段に密閉タン
クを介して圧送ポンプで移送することによりスク
リユーコンベア手段からの排土量と圧送ポンプの
移送量とをバランスさせることができ排土重量計
測装置で正確な実排土量を計測できるものであ
る。

［実施例］ 以下本発明に係るシールド掘進機の排土制御装
置の好適一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

添付図面において、１はシールド掘進機で、筒
状のシールドフレーム２の前面にカツター面板３
が設けられ、そのカツター面板３の後方のシール
ドフレーム２にカツター室４が形成される。この
シールド掘進機１の後方にはそのシールド掘進機
１で掘削された掘孔にセグメント５を張設してト
ンネル６が構築される。このトンネル６は立坑７
からシールド掘進機１を搬入し、その立坑７から
順次推進方向に形成され、その先端のセグメント
５には押込ジヤツキ８が設けられ、シールド掘進
機１を掘進するようになつている。

カツター室４にはカツター面板３を通じて取り
込まれた掘削土砂９を排出するスクリユーコンベ
ア手段１０が接続される。このスクリユーコンベ
ア手段１０はカツター室４に接続される一次スク
リユーコンベア１１と、その一次スクリユーコン
ベア１１にフレキシブルジヨイント１２を介して
接続される二次スクリユーコンベア１３とからな
る。

このスクリユーコンベア手段１０にフレキシブ
ルジヨイント１４を介して密閉タンク１５が接続
される。

この密閉タンク１５は土砂中の礫を分離するス
クリーン１６により上部室１７と下部室１８とに
仕切られ、上部室１７には土砂を攪拌するアジテ
ータ１９が設けられていると共に礫排出のための
開閉蓋２０が設けられている。また下部室１８に
はその下部室１８内の土砂を地上まで圧送する圧
送ポンプ２１が設けられている。この圧送ポンプ
２１は、コンクリートなどを移送するグラベルポ
ンプなどからなり、油圧ポンプ２２ａを有する圧
送ポンプ駆動装置２２により駆動制御される。

密閉タンク１５の上部室１７には土圧計２４が
設けられる。土圧計２４は、上部室１７内の全圧
を測定する全圧計と、フイルタなどにて土砂から
水を分離し、その水圧を測定する水圧計とからな
り、土圧はその全圧から水圧を引いた値として計
測される。この土圧計２４の検知信号は圧送ポン
プ制御装置２５に入力され、検出した土圧が一定
となるよう制御信号２３を出力して圧送ポンプ駆
動装置２２を制御して圧送ポンプ２１の土砂吐出
量を制御する。すなわち圧送ポンプ制御手段２５
は圧送ポンプ駆動装置２２の油圧を制御し、その
油圧変化により圧送ポンプ２１の駆動速度すなわ
ち土砂吐出量を制御する。

圧送ポンプ２１には圧送管２６が接続され、そ
の圧送管２６が立坑７を通して地上に延出され
る。圧送管２６の途中にはリンク状に接続された
伸縮管２７が接続され、シールド掘進機１の掘進
に合せてその長さを変えられるようになつてい
る。

地上に延出された圧送管２６は排土重量計測装
置２８に接続される。排土重量計測装置２８は地
上に架台２９等で支持されたホツパ３０と、その
ホツパ３０上に設けられ、圧送管２６に接続され
る計量タンク３１と、その計量タンク３１の重量
を計測する荷重計３２とから構成される。

計量タンク３１はセグメント５の１リング分掘
削した場合の土砂を溜める程度の容量に形成さ
れ、かつ下方のホツパ３０に土砂を排出するため
の開閉ゲート３３を有すると共に土砂等の水を排
水するための排水管３４が設けられる。ホツパー
３０はセグメント５の数リング分掘削した場合の
土砂を溜める程度の容量に形成されると共に図示
していないが適宜ダンプカーなどに土砂を受け渡
すための排出用ゲートが設けられている。

荷重計３２は計量タンク３１の重量を計測し、
その重量を実排土量制御手段３５に出力する。こ
の実排土制御手段３５は押込みジヤツキ８の推進
量の検知信号３６が入力され、その推進量と荷重
計３２の出力を比較し、土量土圧制御手段３７に
出力する。

土量土圧制御手段３７は土量制御３７ａと土圧
制御３７ｂとからなり、押込みジヤツキ８の推進
速度３９が土量制御３７ａに入力され、その推進
速度に応じた土量信号４０を土圧制御３７ｂに出
力する。

土圧制御３７ｂはカツター室４に設けた土圧計
４１からの土圧信号４２が入力され、通常その土
圧が一定となるようスクリユーコンベア手段１０
すなわち、一次スクリユーコンベア１１の駆動モ
ータ１１ａと二次スクリユーコンベア１３の駆動
モータ１３ａの回転速度を制御するよう信号４
３，４４を出力するが、実排土量制御手段３５か
らの出力３８によりその土圧設定値を変え一次及
び二次スクリユーコンベア１１，１３の各駆動モ
ータ１１ａ，１３ａの回転速度を制御し、排土量
を制御する。

なお、図において、４５は運転室、４６はシー
ルド掘進機用のパワーユニツト、４７は圧送管２
６内に注水するための注水リングで、これらは加
圧タンク１５、圧送ポンプ２１、伸縮管２７と共
に走行台車４８上に設けられ掘進と共に移動でき
るようになつている。

次に本発明による排土制御を説明する。

シールド掘進機１は押込みジヤツキ８により切
羽面に押込まれ、同時にカツター面板３の回転に
より掘進する。掘進によりカツター室４内には土
砂が取り込まれる。この場合カツター室４内の土
圧を土圧計４１により検出し、その土圧が一定と
なるよう土量土圧制御手段３７がスクリユーコン
ベア手段１０すなわち一次スクリユーコンベア１
１と二次スクリユーコンベア１３に信号４３，４
４を出力し、そのカツター室４内の土砂の取込み
量を制御する。

このスクリユーコンベア手段１０により排出さ
れる土砂は密閉タンク１５内に供給される。密閉
タンク１５内に供給された土砂は先ず上部室１７
に入り、そこでスクリーン１６により土砂中の礫
分が分離されたのち、下部室１８内に入る。次に
この土砂は圧送ポンプ２１により圧送管２６を介
して地上の排土重量計測装置２８に送る。この場
合密閉タンク１５内の土砂はその土圧が一定とな
るよう圧送ポンプ制御手段２５により圧送ポンプ
２１の土砂供給量が制御される。

排土重量計測装置２８の計量タンク３１に供給
された土砂は、その計量タンク３１の重量を計測
する荷重計３２により、その量が連続的に検出さ
れる。

この場合密閉タンク１５ではその土圧が一定と
なるよう圧送ポンプ２１で土砂が送られており、
従つてスクリユーコンベア手段１０で密閉タンク
１５に移送される排土量と、圧送ポンプ２１で圧
送される排土量とがバランスするため排土重量計
測装置２８での重量変化はスクリユーコンベア手
段１０の排土量とマツチングした値となり実排土
量制御手段３５がその土砂重量信号と押込みジヤ
ツキ８の押込量（推進量）から実排土量を検出
し、それを土量土圧制御手段３７に出力３８す
る。

土量土圧制御手段３７はその土量制御３７ａが
シールド掘進機１の掘進速度から単位時間当りの
理論上の土量を演算し、それを土圧制御３７ｂに
出力４０する。土圧制御３７ｂはその土量制御３
７ａからの出力４０と、実排土量制御手段３５か
らの実排土量とを比較演算し、その実排土量が設
定値より多いか少ないかを判断し、適宜そのカツ
ター室４の土圧値の設定を変えると共にスクリユ
ーコンベア手段１０の排土量を制御することとな
る。

以上のように制御することによりスクリユーコ
ンベア手段１０での排土量を掘進量に応じて最適
に制御でき、その切羽の崩落を防止することがで
きる。

［発明の効果］ 以上詳述してきたことから明らかなように本発
明によれば次のごとき優れた効果を発揮する。

(1) カツター室の土砂をスクリユーコンベア手段
から密閉タンク、圧送ポンプを介して密閉状態
で排土重量計測装置に移送してその重量を計測
し、その実排土量でスクリユーコンベア手段の
排土量を制御するので、掘進に見合つた排土量
を設定でき切羽の崩落を防止して安定な掘削が
行なえる。

(2) 密閉状態で土砂を移送するのでスクリユーコ
ンベア手段での水の噴発を防止できカツター室
での土砂取り込み量に応じた土砂を移送し、そ
の正確な実排土量を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明のシールド掘進機の排土制御
装置の一実施例を示す図である。 図中、１はシールド掘進機、４はカツター室、
１０はスクリユーコンベア手段、１５は密閉タン
ク、２１は圧送ポンプ、２４は土圧計、２５は圧
送ポンプ制御手段、２８は排土重量計測装置、３
７は土量土圧制御手段である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カツター室に接続したスクリユーコンベア手
   段と、そのスクリユーコンベア手段の排出口に接
   続された密閉タンクと、その密閉タンク内の土砂
   を地上へ圧送する圧送ポンプと、密閉タンク内の
   土圧を計測し、土圧が一定となるようポンプを駆
   動する圧送ポンプ制御手段と、ポンプで移送され
   た土砂を受けその土砂の重量を計測する排土重量
   計測装置と、その計測装置からの土砂の重量と掘
   進量を比較してスクリユーコンベア手段の排土量
   を制御する土量土圧制御手段とを備えたことを特
   徴とするシールド掘進機の排土制御装置。