JPH0613832B2 - 土圧シールド - Google Patents

土圧シールド

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JPH0613832B2
JPH0613832B2 JP63032966A JP3296688A JPH0613832B2 JP H0613832 B2 JPH0613832 B2 JP H0613832B2 JP 63032966 A JP63032966 A JP 63032966A JP 3296688 A JP3296688 A JP 3296688A JP H0613832 B2 JPH0613832 B2 JP H0613832B2
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earth pressure
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pressure shield
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ズィークムント、バベンデレルデ
オト、ブラーハ
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Hotsuhoteiifu AG Fuorumarusu Geburu Herufuman
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/08—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
    • E21D9/0875—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a movable support arm carrying cutting tools for attacking the front face, e.g. a bucket
    • E21D9/0879—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a movable support arm carrying cutting tools for attacking the front face, e.g. a bucket the shield being provided with devices for lining the tunnel, e.g. shuttering

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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は地下構築物に用いられる土圧シールドに係り、
殊にトンネル及び／又は坑道掘削機用の土圧シールドに
係る。
（従来の技術） 土圧シールドは少なくとも１つの掘削又は採掘工具を有
し、分離壁によって形成された前側の作業室を有し、こ
の作業室内に環状室が形成され、この環状室は、制御さ
れた圧縮空気供給装置に結合された上部範囲と、掘削乃
至採掘された土質材料がコンベヤユニットによって排除
可能であるように掘削又は採掘工具に対して開放してい
る下部範囲とから形成されている。少くとも一つの液体
導管が、レベル調整装置と液体供給装置とを有する液体
室から、掘削又は採掘工具に開放している液体出口へ通
じている。
分離壁は環状室を形成しており、この室内に液体と混じ
り合った土質材料が入ってくるために、液体導管が詰ま
ることがある。
トンネルは、トンネル掘削機又は坑道掘削機によって緩
んだ地盤内で掘り進められる。地盤の掘削又は採鉱中に
切羽壁面を支持するために、トンネル及び／又は坑道掘
削機の仕切られた又は区画された前部は、調節された圧
力下にある水を満たされている。
この仕切られた範囲に、掘削ユニット、即ち一般には土
を崩す掘削輪が配置されている。崩された土は保持液内
に落下し、水と共に仕切られた範囲からポンプで送ら
れ、分離プラントへ給送される。そこで土は保持液から
分離され、新しい保持液がトンネル及び／又は坑道掘削
機の前方部の仕切られた範囲にポンプで給送される。
このような方法は有効であると実証されており、特に、
トンネル及び／又は坑道掘削機の仕切られた範囲、即ち
いわゆる作業室において浸漬壁が設けられこの壁が掘削
ユニットの下端付近まで延びている場合、及び上記浸漬
壁によって上記の仕切られた部分から隔てられている掘
削機後部において、調節可能な圧縮空気クッション、即
ち圧縮空気溜が切羽壁面の前の保持板に一定の圧力を与
えている場合に有効である。
この圧力クッションによって圧力変動が減少する。この
圧力変動は、土を含んだ保持液の量が掘削機に送り返さ
れてくる清浄液に相当しない場合に発生する。
他の方法、即ち掘削ユニットへの及び掘削ユニットから
の液体流量を作業中に計測する方法が公知である。発生
する流量差を調節バルブ及びポンプによって平衡させる
ことができる。しかしながら、これらの機械的装置は、
圧縮空気クッショクによる自動圧力平衡に比較して反応
が遅く、そのため実際上保持液の圧力変動は比較的大き
い。
上記の方法は、固体土成分が分離ユニット内で保持液か
ら分離可能な土壌に制限される。このような分離はハイ
ソリッドの成分を含む凝集性の土では不可能であり、或
るいは可能であるにしても多大の費用がかかる。このよ
うな土壌におけるトンネルは、保持液の代りに切り崩さ
れた土質材料が仕切られた作業室内で切羽壁面を支持す
るようにして、トンネル及び／又は坑道掘削機によって
促進される。
しかし、この土質材料は粘性が高く、そのため回転ポン
プではなく、通常コンベヤユニットによって作業室から
送り出される。この土質材料は付加的な処理を行うこと
なしに移動され且つ堆積されるのが普通である。しか
し、切羽壁面を確実に支持することには問題がある。
これまで公知のトンネル及び／又は坑道掘削機におい
て、掘削輪によって掘削された土質材料の量がコンベヤ
によって運び出される土質材料の量より多くならないよ
うにすることによって、切羽壁面への一定の支持圧をも
たらし、保証することが試みられている。この方法は、
トンネル及び坑道掘削機の掘進圧力とコンベヤの運転を
制御し調節することによって行われる。しかし、このこ
とを行う制御及び調節素子はあまりにも粗雑である。
作業室から運び出される土の量が多すぎると、支持圧力
は低下する。切羽壁面は圧力から開放され、トンネル及
び／又は坑道掘削機の上方からの土がトンネル内に押し
出され、その上方の地盤が沈下する。
作業室から運び出される土が少なすぎると、切り崩され
た土は圧縮され、コンベヤユニットの運転を妨げること
になる。切羽壁面に作用する支持圧力が増大すると、地
面を押し上げようとする作用が発生する。
これらの望ましくない状態を最少限にするために、受圧
器が作業室の後壁に取り付けられており、作業室内の支
持圧を直に確実に継続測定することが行なわれている。
しかし、圧力測定装置は通常不確実な計器である。これ
らは、しばしば比較的固い土によって振り切れてしま
う。更に、これらは、極めて限られた局部的範囲におけ
る圧力に関しての情報しか与えない。
掘削した土質材料を支持媒体として使用するトンネル及
び／又は坑道掘削機における切羽壁面の確実な支持が、
限られた範囲でしか行えない主な理由は、土質材料が圧
縮可能であり、そのために圧力の伝達が局部的に限られ
た方向にしか行なわれないからである。その結果、切羽
壁面、殊にトンネル及び／又は坑道掘削機の頂部付近の
支持圧力は確実には伝達されない。発生する土質材料が
増加すると支持圧力の伝達性が大きく変化する。
従来周知の方法において、上記の欠点を回避克服するた
めに、水又は懸濁液を含んで粘性流体に近い物理特性を
有する土質材料を作業室内へ供給するという試みがなさ
れている。更に、土質材料を供給液体と混合するため
に、混合羽根が掘削輪及び圧力壁に取り付けられ、均質
な混合物をもたらしている。
掘削輪が地盤を切り崩しているときに、掘削輪のアーム
を介して掘削輪前方の空間に液体を直接ポンプ給送する
方法も公知である。
また、頂部の範囲に液体を調節注入する方法があり、そ
の範囲に一定の支持圧を得る試みがなされている。
しかしながら、これら試みはすべて弁及びポンプのよう
な反応の遅い機械的装置を使用するものである。また、
測定装置を使用しなければ切羽壁面に対する支持圧への
信頼度を一定の範囲まで高めることはできない。
（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、上記の難点及び不利な点を回避する改
良された土圧シールドを提供することであり、切羽壁面
を確実に支持しつつ、凝集性の緩い地盤内にトンネル及
び／又は坑道掘削機がトンネルを掘るのに助勢する改良
された土圧シールドを提供することである。
（課題を解決するための手段） 本発明によれば、これらの目的及び以下において容易に
明らかになるであろう他の目的は、少なくとも一つの掘
削乃至採掘工具を有し分離壁によって画定形成されてい
る作業室を備えている土圧シールドであって、環状室が
制御された圧縮空気供給部と連結された上部範囲と、掘
削乃至採掘工具に対して開放していて掘削又は採掘され
た土質材料がコンベヤユニットによって除去可能になさ
れている下部範囲とを有しており、少なくとも一つの液
体導管が、レベル調節装置と液体供給装置とを有する液
体室から環状室を通って掘削又は採掘工具に開放してい
る液体出口へ通じている土圧シールドにおいて、浸漬壁
によって形成された環状室の後部に、隔壁によって仕切
室が設けてあり、この仕切室の上方範囲が分離壁に設け
た開口によって上記環状室の上部範囲に連通し、下方範
囲に上記の液体室を有している。
本発明による土圧シールドは、追加的な仕切室が、浸漬
壁の配置された作業室の後側に設けてある。
掘削工具の駆動、圧縮空気の供給、攪拌装置及びコンベ
ヤユニット、例えばスクリューコンベヤ、はすべて上記
の仕切室を通して行なわれ、或るいは通過している。
仕切室の比較的大きな下方範囲、即ち液体室は水及び／
又は懸濁液が満たされており、一方上方範囲は制御され
た圧縮空気が満たされている。この圧縮空気は、分離壁
に設けた開口を介して環状室の上部範囲にも同様に作用
し、この圧力は浸漬壁後側の土質材料に作用し、延いて
は切羽壁面に作用する。従って、切羽壁面には制御され
た支持圧力が及ぼされる。
仕切室の下方範囲に開口している液体導管は、圧縮空気
を満たした仕切室の上方範囲を経て、更に浸漬壁の後側
の圧縮空気クッションを経て、作業室の前方部の頂部の
近くへ水及び／又は懸濁液を導く。また、液体供給装置
も仕切室に結合されている。
所定の圧力に調整された圧縮空気クッションは、浸漬壁
の後側にある土質材料と、仕切室内の水及び／又は懸濁
液に対して同等の一定圧力をもたらす。測定及び制御シ
ステムは、土質材料と水自体とのレベルがほぼ同じであ
るように、即ちほぼ同じ高さにあるように働く。作業室
内の土質材料のせん断抵抗は、圧縮空気クッションの所
定の支持圧力が切羽壁面、特に不安定な頂部範囲へ伝達
するのを阻止するように作用する。圧力の低い区域が発
生し、その際水及び／又は懸濁液が、仕切室から液体導
管を通して、作業室前部の頂部範囲へ流れ込む。
所定の支持圧力が上記の頂部範囲において得られない場
合にのみ、逆止弁が開く。同時に、所定の支持圧の水及
び／又は懸濁液が、掘削工具内の給送手段によって、掘
削工具の前方の掘削工具が進行する範囲に流れ込む。
所定の支持圧力の液体は切羽壁面に一定の支持圧力を確
実に与える。土と水の混合物の粘性は、攪拌装置により
土質材料と水を均一に混合することにより低くなる。従
って、せん断抵抗は次第に低くなり、その結果圧縮空気
クッションからの支持圧の圧力伝達が上記の頂部範囲へ
徐々に効果的に及ぶようになる。
その後、液体供給は中断される。この液体供給は、圧縮
空気の圧力を受けている土質材料のせん断抵抗が増加し
て支持圧が低下したときに再開される。圧縮空気クッシ
ョンによるこの自動圧力調節は、切羽壁面のための、特
にその頂部付近のための支持圧を一定にするだけでな
く、搬出される土質材料の自動的な安定化をも行う。浸
漬壁の後側にある攪拌装置は更に土質材料を放出液と均
一に混合するよう作用する。
調節された圧縮空気の供給は、仕切室の隔壁を通して行
うことが有利である。掘削された土質材料と液（水及び
／又は懸濁液）との混合を可能なかぎり好ましいものと
するために、少なくとも一つの攪拌装置が作業室底部に
おいて浸漬壁の後側に配置されることが好ましい。
その他に、液体出口に逆止弁が設けてあって、所定の支
持圧を越えないようになっていることが好ましい。この
逆止弁は、スリットの形成されたゴム製又はプラスチッ
ク製の板と重ね合わされた有孔金属板を有していること
が好ましい。作業室の浸漬壁の後側の個所に、コンベヤ
ユニットと共に動作する第二のレベル調節装置を設ける
と有利である。
（実施例） 第１図及び第２図に示されている土圧シールドは分離壁
１によって区画形成された作業室２を有し、この作業室
内で掘削又は採掘工具３、特に掘削輪が作業を行う。
作業室２内の、掘削又は採掘工具３の後方に、浸漬壁４
によって環状室５が設けてある。この環状室５はその底
部範囲が掘削工具３を有する作業室２に開放しており、
またその頂部範囲が制御された圧縮空気供給部６に作用
的に結合されている。
採掘又は掘削された土質材料はコンベヤユニット７、例
えばスクリューコンベヤによって取り出される。２本の
液体導管８が、第一のレベル調節装置１０及び液体供給
装置１１を有する液体室９から、環状室５を経て、掘削
又は採掘工具３に対して開放している液体出口１２まで
延びている。液体は水又は支持懸濁液（例えば、ベント
ナイト水溶液）である。
仕切室１４は、環状室５の後側に隔壁１３によって形成
されており、この仕切室１４はその下方範囲に液体室９
を有しており、またその上方範囲において分離壁１に設
けた開口１５によって環状室５の上方範囲に結合されて
いる。
作業室２の下方部には、浸漬壁４の後方において、掘削
又は採掘工具３の駆動軸１６の付近に２つの攪拌装置１
７が配置してある。
第３図から明らかなとうり、液体出口１２は逆止弁１８
を有している。この逆止弁１は、スリットの形成された
ゴム又はプラスチック製の板２０を重ね合わされた有孔
金属板１９から成っている。
液体導管８内に過圧が発生すると、液体は有孔金属板１
９及びスリットの形成されたゴム又はプラスチック製の
板２０を通して放出される。逆圧が高い場合、スリット
形成板２０は有効金属板１９を自動的に閉鎖状態に維持
する。浸漬４の後側に位置する作業室２の部分は第二の
レベル調節装置２１を有しており、この調節装置はコン
ベヤユニット７を制御又は調節部材として使用してい
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による土圧シールドの一実施例の長手断
面図。 第２図は左半部が第１図中のＡ−Ａ線に沿う断面図、右
半部が第１図中のＢ−Ｂ線に沿う断面図。 第３図は第１図中のＣ部、即ち液体出口拡大図であり、
付加的にこの液体出口の底面図を含む図である。 １……分離壁、２……作業室、３……掘削工具、４……
浸漬壁、５……環状室、６……圧縮空気供給部、７……
コンベヤユニット、８……液体導管、９……液体室、１
０、２１……レベル調節装置、１１……液体供給装置、
１２……液体出口、１３……隔壁、１４……仕切室、１
５……開口、１６……駆動軸、１７……攪拌装置、１８
……逆止弁、１９……有孔金属板、２０……スリットの
形成されたゴム製またはプラスチック製板。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−165491（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−110233（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−74130（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−14920（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭58−14917（ＪＰ，Ｂ２) 英国特許第1419869（ＧＢ，Ａ)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも一つの掘削乃至採掘工具を有し
    分離壁によって画定形成されている前側の作業室を備え
    ている土圧シールドであって、前記作業室内の環状室が
    制御された圧縮空気供給部と連結された上部範囲と、掘
    削乃至採掘工具に対して開放していて掘削又は採掘され
    た土質材料がコンベヤユニットによって除去可能になさ
    れている下部範囲とを有しており、少なくとも一つの液
    体導管が、レベル調節装置と液体供給装置とを有する液
    体室から環状室を通って掘削又は採掘工具に開放してい
    る液体出口へ通じている土圧シールドにおいて、浸漬壁
    （４）によって形成された環状室（５）の後側に、隔壁
    （１３）によって仕切室（１４）が設けてあり、この仕
    切室の上方範囲が分離壁（１）に設けた開口（１５）に
    よって上記環状室（５）の上部範囲に連通し、下方範囲
    に上記の液体室（９）を有していることを特徴とする、
    土圧シールド。
  2. 【請求項２】制御された圧縮空気供給部（６）が仕切室
    （１４）の後側の壁を形成する隔壁（１３）を通して仕
    切室（１４）に通じている。請求項１に記載の土圧シー
    ルド。
  3. 【請求項３】作業室（２）の下部において浸漬壁（４）
    の後側に少なくとも一つの攪拌装置（１７）が配置され
    ている、請求項１または２に記載の土圧シールド。
  4. 【請求項４】液体出口（１２）が逆止弁（１８）によっ
    て形成されている、請求項１〜３の一つに記載の土圧シ
    ールド。
  5. 【請求項５】逆止弁（１８）が有孔金属板（１９）を有
    し、この金属板の外面がスリットの形成されたゴム製ま
    たはプラスチック製板（２０）によって覆われている、
    請求項４に記載の土圧シールド。
  6. 【請求項６】浸漬壁（４）の後側にある環状室（５）に
    レベル調節装置（２１）が設けてある、請求項１〜５の
    何れか一つに記載の土圧シールド。
JP63032966A 1987-05-01 1988-02-17 土圧シールド Expired - Lifetime JPH0613832B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3714617 1987-05-01
DE3714617.3 1987-05-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63280193A JPS63280193A (ja) 1988-11-17
JPH0613832B2 true JPH0613832B2 (ja) 1994-02-23

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ID=6326677

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JP63032966A Expired - Lifetime JPH0613832B2 (ja) 1987-05-01 1988-02-17 土圧シールド

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US (1) US4844656A (ja)
EP (1) EP0288707B1 (ja)
JP (1) JPH0613832B2 (ja)
CN (1) CN1008827B (ja)
DE (1) DE3861048D1 (ja)
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