JPH0555680B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はシールド推進工法に用いられるシール
ド推進機に関する。 （従来の技術） 従来、比較的小口径の横坑構築用のシールド推
進機、すなわち回転カツター型のメカニカル推進
機は、第５図に示すように、その前面切羽部分に
隔壁３′を設けてその前面部を切羽室４′とし、か
つこの切羽室４′内には回転自在なカツター５′を
設けると共に、切羽室４内の土砂を排出すべく隔
壁４′の下部にスクリユーコンベヤ１３′を接続し
て構成していた。 そして、このシールド推進機を用い、カツター
で切削した土砂を切羽室４′とスクリユーコンベ
ヤ１３′内に充満し、かつこの状態を維持して元
押しジヤツキ２８′の推力により切羽室４′内の土
砂に土圧を発生させ、この土圧で切羽が崩壊しよ
うとする土圧および地下水圧に対抗させて、切羽
を抑え推進機の掘進と排土のバランスを図りなが
ら掘進する工法を採つていた。 しかして、切羽室４′内の土砂の排土方法とし
ては、例えば、スクリユーコンベヤ１３′の排土
口１３′から出てきた掘削土砂をベルトコンベヤ
Ａで受けてズリ鋼車Ｂに積載し、ズリ鋼車Ｂに満
載となつととこで掘進をストツプさせ、ズリ鋼車
Ｂを立坑Ｐまで運んで行き土砂を捨てるようにし
ており、これを順次繰り返すことによつて横坑を
構築していた。 （発明が解決しようとする問題点） しかるに、従来では回転カツター５′は隔壁
３′の後部に取付けられたカツター駆動モーター
M′によりセンターシヤフトを回転させ、カツタ
ースポーク１５を駆動させる、いわゆるセンター
シヤフト駆動方式を採用している。 この方式では小口径推進になるほどカツター駆
動モーターM′、あるいはカツター駆動伝達部が
機内スペースの大部分を占有してしまい取付け可
能となるスクリユーコンベヤ１３′の径は限られ
てくる。 したがつて、推進施工前のスクリユーコンベヤ
１３′から排出可能となる礫の大きさに限界があ
るため、掘進路線に存在する礫径の大きさによつ
ては布設管径が大きくならざるを得ない事にもな
る。 また、小口径推進の場合、掘進土砂の坑外への
搬出には、礫のない軟弱シルト層や砂質土ではポ
ンプによる土砂圧送方法を用いる場合もある。こ
の場合は、ポンプの圧送の能力により適応土質が
限られてしまう。このため、例えば礫層掘削など
の場合は、第５図に示す如く、ズリ鋼車Ｂなどを
用いて掘削土砂を坑外へ搬出していた。 しかし、積載容量に限りがあるため、ズリ鋼車
Ｂが満載となつたら掘進をストツプせるを得ず、
ヒユーム管１８′の１本分の掘削土砂を連続して
搬出できず、掘削時間のロスが大きいという種々
の欠点があつた。 本発明は上記の点に鑑み提案されたもので、そ
の目的とするところは、推進機内のスペースを有
効に使用でき小口径推進における礫層掘削におい
ても大型の礫を排出可能とし、かつ土砂圧送ポン
プやズリ鋼車などの設備を不要とし、速やかに掘
削土を立坑側まで搬送し得、かつ長距離となつて
も円滑に作業が円滑にでき、最適に切羽を押えつ
つ推進できるシールド推進工法のシールド推進機
を提供することにある。 すなわち、本発明は上記目的を達成するため
に、隔壁によつてシールド筒前方に区画形成され
た切羽室前部に回転カツターが設けられ、かつこ
の回転カツターの後方に回転カツターと同心円的
に回動する練り混ぜ翼が設けられ、前記隔壁の略
中央部には前記切羽室と連通し、前記回転カツタ
ーと共に回動する練り混ぜ用スクリユーコンベヤ
と、その後部に推進に伴つて順次継ぎ足し可能な
搬送用スクリユーコンベヤが設けられ、この搬送
用スクリユーコンベヤと前記練り混ぜ用スクリユ
ーコンベヤの軸線は同一軸線上にあり、かつ両者
の間には開閉可能なゲートを有する土圧調整装置
を設け、前記練り混ぜ用スクリユーコンベヤや、
回転カツターおよび練り混ぜ翼は立坑内側に設け
られた駆動手段により駆動される構成にした点に
特徴を有している。 （実施例） 以下、図面に沿つて本発明を説明する。 第１図イ，ロないし第３図は本発明の第１実施
例を示すもので、これらの図中１の立坑Ｐ側から
発進されたシールド推進機本体で、このシールド
推進機１を構成する円筒状のシールド筒２の前方
部内には隔壁３が設けられ、この隔壁３によつて
内部は切羽室４側と立坑Ｐに通ずる坑内側とに区
画形成されている。また、５はシールド筒２前端
部内に設けられた回転カツターであり、この回転
カツター５は、回転可能で、かつシールド筒２の
略中心部においてその略軸方向に延びる回転軸６
と、この回転軸６の前端に設けられたフイツシユ
テールビツト７と、このフイツシユテールビツト
７のやや後方に設けられ、かつ基端が回転軸６に
固設され、先端部が放射状に延びると共に、前部
に多数のビツト８が設けられたカツタースポーク
９と、このカツタースポーク９の後部に後方に向
かつて設けられ、回転カツターと同心円的に回転
する練混ぜ翼１０とを備え、かつ前記回転軸６は
シールド筒２の前部に設けられた回転軸支持フレ
ーム１１によつて回転可能に支持されている。ま
た、回転軸６の中央部には管状の作泥土材注入管
６ａが形成され、かつその先端は作泥土材噴射孔
６ｂとして回転軸６先端に開口している。 なお、１２は回転軸支持フレーム１１の後方に
位置し、かつ切羽室４内に作られた作泥土材と掘
削土とを更に練り混ぜるための練り混ぜ翼で回転
軸６の後部または後述する第１の回転軸１５の前
部に放射状に設けられている。 しかして、隔壁３の中央部には練り混ぜ兼排土
装置として機能する第１のスクリユーコンベヤ１
３の前端が接続されている。この第１のスクリユ
ーコンベヤ１３は練り混ぜ用スクリユーコンベヤ
であり、その端部に連結用のフランジｆが形成さ
れ、かつ所定の長さを有する筒体１４と、この筒
体１４内において回転可能に第１の回転軸１５上
に設けられた練り混ぜ機能を有する切欠きスクリ
ユー羽根１６とを備え、この第１の回転軸１５は
前記回転カツター５の回転軸６と適宜の連結手段
を介して接続されている。また、第１のスクリユ
ーコンベヤ１３の後段には搬送用スクリユーコン
ベヤとしての第２ないし第ｎのスクリユーコンベ
ヤ１３Ａ〜１３Ｎが接続可能となつており、これ
らは第１のスクリユーコンベヤ１３と同じく端部
に連結用フランジｆが形成され、かつ所定の長さ
を有する筒体１４Ａ，…１４Ｎを有している。な
お、これらの筒体１４Ａ〜１４Ｎ内の回転軸上の
スクリユー羽根は通常のスクリユー羽根１７にて
構成され、かつ各筒体１４Ａ〜１４Ｎはフランジ
ｆを介し推進に伴ない順次連結されていくと共
に、第１のスクリユーコンベヤ１３の回転軸１５
と、それに続く各回転軸相互も連結されていくも
ので、このようにして排土装置は推進に伴つて適
長延長可能に構成されている。また、シールド筒
２の後方に設けられる円筒状のヒユーム管１８も
順次延長されていく。なお、第２ないし第Ｎのス
クリユーコンベヤ１３Ａ〜１３Ｎはそれぞれ適当
な単位長さにユニツト化されて構成されている。 また、前記第１のスクリユーコンベヤ１３と第
２のスクリユーコンベヤ１３Ａとの接続部には土
圧調整装置１９が設けられている。すなわち、詳
しくは第１図ロに示すように、第２のスクリユー
コンベヤ１３Ａの前方下部には筒体１４Ａ内と連
通可能な土圧調整室２０ａが仕切り部材２１によ
つて区画形成され、この土圧調整室２０ａの掘削
土入口部は第１のスクリユーコンベヤ１３の後方
下部に据え付けられた油圧式の土圧調整用ゲート
ジヤツキ２２により駆動されるゲート２３を介し
て開閉可能に構成されている。この場合、土圧調
整用ゲートジヤツキ２２を設ける位置は図示の実
施例に限定されるものではないことは云うまでも
ない。また、特に図示していないが土圧調整室２
０ａに溜まつた掘削土や大礫などを外部に排出す
る開閉可能な排土口を仕切り部材２１の底部など
の適位置に設けると好ましい。 次に立坑Ｐ側について説明する。 立坑Ｐの壁部２４側に設けられた支圧壁２５お
よびその前面に設けられたジヤツキ台２６とスト
ラツト２７との間に設けられた元押し構成の推進
ジヤツキ２８の推進力は押輪２９、ヒユーム管１
８、プツシヤーリング３０を介しシールド推進機
本体１に伝達され、シールド推進機本体１はシー
ルド筒２に設けられた方向修正用ジヤツキ３１を
適宜駆動しつつ到達側立坑（図示せず）に向かつ
て推進される。 なお、３２は回転カツター５および第１〜第Ｎ
のスクリユーコンベヤ１３〜１３Ｎ駆動用のモー
タで立坑Ｐ内に設けられたストラツト２７内に設
けられており、減速歯車を介しその回転力は第１
図イ図示の状態においては最終段のスクリユーコ
ンベヤ１４Ｎの回転軸に伝達される。また、この
駆動用モータ３２は車輪３３を介し立坑Ｐ内を移
動可能な車台３４上に設けられている。この車台
３４は立坑Ｐの底部に設けられたＨ鋼３５上の架
台３６に沿つて推進ジヤツキ２８を駆動力として
前後動するものである。また、３７は発進側の立
坑Ｐの壁部３９の坑口に設けられた坑口壁、３８
はその内周部分に設けられたシール部材である。
また、第１のスクリユーコンベヤ１３ないし第Ｎ
のスクリユーコンベヤ１３Ｎの各回転軸には必要
に応じその内部に管状の作泥土材注入管（図示せ
ず）が設けられ、作泥土材注入管の後端部は何れ
かの回転軸に設けられ、かつ作泥土材注入手段と
接続されたスイベルジヨイント（図示せず）を介
し必要に応じ作泥土材が内部の作泥土材注入管に
注入されるものである。 次に本発明の動作を説明する。 シールド推進機本体１は立坑Ｐからその推進機
発進側の壁部３９に形成した坑口を介し推進ジヤ
ケツキ２８の推力により到達側立坑に向かつて発
進される。なお、発進時においてシールド発進機
本体１の排土装置は通常第１のスクリユーコンベ
ヤ１３のみが設けられている。 モータ３２を駆動することにより、第１の回転
軸１５、回転軸６を介し回転カツター５が回転し
地山Ｓを掘削する。この際、地山Ｓが砂や砂礫層
の場合、フイツシユテールビツト７とカツタース
ポーク９上のビツト８で切削した土砂に対し作泥
土材噴射孔６ｂによりベントナイトおよび粘土等
の作泥土材を注入し、かつ回転カツター５後部に
設けた練混ぜ翼１０と切羽室４内に設けた練混ぜ
翼１２とで強力に掘削土を練混ぜることにより、
掘削土砂を塑性流動性と不透水性を持つ泥土の如
き土に変換し、これを切羽室４と第１のスクリユ
ーコンベヤ１３内に充満する。掘削土が軟弱な粘
性土などで練り混ぜるだけで塑性流動化する土質
の場合には作泥土材の注入は必ずしも必要でな
い。 そして、この状態を維持して元押しジヤツキす
なわち推進ジヤツキ２８の推力により、切羽室４
内の土に土圧を発生させ、この土圧で切羽が崩壊
しようとする土圧および地下水圧に対抗させて、
切羽を抑え推進機の掘進と排土のバランスを図り
ながら、さらに回転カツター５を介し掘進してい
く。なお、土圧は隔壁３に設けた土圧計４０によ
つて知ることができる。 しかして、本発明の機械式推進工法は、スクリ
ユーコンベヤ駆動と回転カツター駆動とが同一回
転軸で駆動されるのでスクリユーコンベヤ１３の
回転数が大となると、回転カツター５の回転数も
大となり、一方、スクリユーコンベヤ１３の回転
数が小となると、回転カツター５の回転数も小と
なる。 そして、ある距離、例えば第２のスクリユーコ
ンベヤ１３Ａの略単位長さまで分の推進が行われ
たモータ３２と第１のスクリユーコンベヤ１３と
を分離すると共に、推進ジヤツキ２８を縮めて車
台３４を後方に位置せしめ、その間にスクリユー
コンベヤ１３Ａを継ぎ足し、かつヒユーム管１８
を継ぎ足し、以後上記動作を繰り返して掘進を行
つていく。 このように、本発明ではスクリユーコンベヤを
順次継ぎ足しながら掘進して行くので、施工延長
が長くなるとそれだけスクリユーコンベヤも長く
なるので、土圧調整がスクリユーコンベヤの回転
数で補えない場合もある。その場合、土圧調整用
ゲートジヤツキ２２により、ゲート２３を開閉し
て土圧調整室２０内に土を導入して土圧を調整す
る。すなわち、ゲート２３を閉じると土圧を高い
状態にすることができ、土圧が高過ぎる場合には
ゲート２３を開ければ良い。また、一度ゲート２
３を開け土圧調整室２０内に充満した土はゲート
２３を閉じ、かつ土圧調整室２０の底部などに設
けられる排土口を開き除去するなどすれば良い。
なお、土圧調整室２０より後方のスクリユーコン
ベヤで排出できない大礫は、土圧調整室に設けた
排土口より、同様に、排出除去する事もできる。 また、土は適宜連結されるスクリユーコンベヤ
からなる排土装置によつて立坑Ｐまで運ばれ、立
坑Ｐ内に位置するスクリユーコンベヤの排土口
（図示せず）から外部に除去される。 第４図は本発明の第２実施例を示すもので、こ
の実施例では第１のスクリユーコンベヤ１３内の
スクリユー羽根１６がスネーク型のスクリユー羽
根１６Ａにて構成し掘削土と作泥土材との練り混
ぜ効果を高めている点に特徴を有してる。他の構
成、作用は前述の実施例と同様である。 なお、各実施例において、練り混ぜ用のスクリ
ユーコンベヤと、搬送用のスクリユーコンベヤの
軸線は同一軸線上に設けられている。 （発明の効果） 以上のように本発明によれば、隔壁によつてシ
ールド筒前方に区画形成された切羽室前部に回転
カツターが設けられ、かつこの回転カツターの後
方に回転カツターと同心円的に回動する練り混ぜ
翼が設けられ、前記隔壁の略中央部には前記切羽
室と連通し、前記回転カツターと共に回動する練
り混ぜ用スクリユーコンベヤと、その後部に推進
し伴つて順次継ぎ足し可能な搬送用スクリユーコ
ンベヤが設けられ、この搬送用スクリユーコンベ
ヤと前記練り混ぜ用スクリユーコンベヤの軸線は
同一軸線上にあり、かつ両者の間には開閉可能な
ゲートを有する土圧調整装置を設け、前記練り混
ぜ用スクリユーコンベヤや、回転カツターおよび
練り混ぜ翼は立坑内側に設けられた駆動手段によ
り駆動するようにし、カツター駆動モーターを推
進機内に直接装備しない構成としたから、 ア 構成がシンプルとなり、かつ推進機内のスペ
ースを有効に使用でき、従来より大きなスクリ
ユーコンベヤが取り付け可能であるため、小口
径推進における礫層掘削においても従来より大
径の礫が排出可能となる利点がある。 イ また、掘削土をスクリユーコンベヤで立坑ま
で運んで行くように構成したため、土砂圧送ポ
ンプやズリ鋼車などの設備は必要としない。し
たがつて、取付けスクリユーコンベヤ通過不可
能の礫が存在する土質を除いたあらゆる土質を
適応できる利点がある。さらに、スクリユーコ
ンベヤ長をヒユーム管長と等しくすれば、ヒユ
ーム管１本分の掘削をするのに掘削土砂を連続
搬出できる。したがつて、掘削時間のロスもな
く、また坑内も汚さず掘削でき経済的である利
点がある。 ウ また、本発明ではスクリユーコンベヤに土圧
を調整する土圧調整装置を付加したため、施工
延長が長く土圧調整がスクリユーコンベヤの回
転数で補えなくなつても土圧を調整でき、切羽
を安定に押さえながら推進させることができ
る。 エ この場合、土圧調整装置は、練り混ぜ用スク
リユーコンベヤと搬送用スクリユーコンベヤと
の間に設けられ、搬送用スクリユーコンベヤ側
ではなく切羽側近くになつているため、また練
り混ぜ用スクリユーコンベヤの後方とし、十分
練り混ぜた混合体にて土圧を調整するようにし
ているため、切羽に作用する土圧を均一ないわ
ゆる泥土圧でもつて押さえることができ、切羽
の崩壊を防止し得る。 オ さらに、本発明の機械式推進工法では、スク
リユーコンベヤ駆動と回転カツター駆動とが同
一回転軸で駆動されるので、スクリユーコンベ
ヤ１３の回転数が大となると、回転カツター５
の回転数も大となり、一方、スクリユーコンベ
ヤ１３の回転数を小さくすると、回転カツター
５の回転数も小となり、距離が長くなつても推
進の制御が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図イ，ロないし第３図は本発明の一実施例
で、第１図イは本発明のシールド推進機を用いて
ある長さの横坑が築造されていく状態を示す説明
図、ロ図は同上の部分断面図、第２図は第１図イ
中Ａ−Ａ線断面図、第３図は同じくＢ−Ｂ線断面
図、第４図は本発明の他の実施例、第５図は従来
例である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 隔壁によつてシールド筒前方に区画形成され
   た切羽室前部に回転カツターが設けられ、かつこ
   の回転カツターの後方に回転カツターと同心円的
   に回動する練り混ぜ翼が設けられ、前記隔壁の略
   中央部には前記切羽室と連通し、前記回転カツタ
   ーと共に回動する練り混ぜ用スクリユーコンベヤ
   と、その後部に推進に伴つて順次継ぎ足し可能な
   搬送用スクリユーコンベヤが設けられ、この搬送
   用スクリユーコンベヤと前記練り混ぜ用スクリユ
   ーコンベヤの軸線は同一軸線上にあり、かつ両者
   の間には開閉可能なゲートを有する土圧調整装置
   を設け、前記練り混ぜ用スクリユーコンベヤや、
   回転カツターおよび練り混ぜ翼は立坑内側に設け
   られた駆動手段により駆動されることを特徴とし
   たシールド推進機。