JPH089953B2 - 土圧式シールド工法における掘削土砂の排土装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、泥土圧シールド工法を含む土圧式シールド
工法における掘削土砂の排土装置に関する。

（従来の技術） 従来、土圧式シールド掘進機の排土装置は、第７図の
ようにスクリューコンベア５が用いられ、掘削した土砂
あるいは添加材を混合した掘削土砂をスクリューコンベ
ア５の内部に充満させ、土砂により螺旋状の連続体を形
成して止水効果を高めていた。

しかし、その止水効果は完全ではない場合があり、比
較的高水圧下での施工や、玉石を多く含む砂礫層を掘進
する場合はシールドの切羽室やスクリューコンベアに土
砂を充満し止水をはかることは困難な場合があり、回転
式の仕切り装置であるロータリーフィーダ２を設けた
り、第８図のように土砂圧送ポンプ３をスクリューコン
ベア５と直結し、地上まで圧送する等、土砂水の異常出
水を避けると共に切羽の崩壊を防ぐ措置が採られてい
た。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記の方法においても、ロータリーフィ
ーダ２を用いた場合は、土砂水の圧力をスクリューコン
ベア５の止水効果だけでは抑えきれないときにロータリ
ーフィーダ２の排土口で土砂水が飛散してしまうという
課題があった。

又、土砂圧送ポンプ３を用いた場合は、ポンプの能力
や圧送管の径により礫質土の地山では巨礫等の除去のた
めに掘進を中断しなければならなかったり、更に、第９
図のように切羽室への限定圧気をする場合も圧縮空気が
スクリューコンベア５を逆流して土砂水の飛散ばかりか
噴発の危険さえあるなどの課題があった。

本発明は以上のことに鑑み提案されたもので、その目
的とするところは、圧縮空気によって止水効果をより向
上させかつ掘削土砂中の水分量を適切に調節することに
より常に良好な状態での排土を可能とし、併せて土砂水
の飛散や噴発を防止することのできる掘削土砂の排土方
法およびその装置を提供することにある。

（課題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、シールド機の後
部に配置され、かつ後方にゲートが設けられた掘削土砂
を搬送するスクリューコンベヤと、このスクリューコン
ベヤとほぼ直列的に横方向において接続され、かつ搬送
されてきた掘削土砂が内部に搬入され、それを貯留する
密閉型であって底部に土砂搬送装置が設けられた土砂タ
ンクと、この土砂タンクに圧縮空気を送り込むエアー供
給手段と、前記土砂タンクの後部に配置され、かつゲー
トを有するスクリューコンベヤとを備えたことを特徴と
している。

（作 用） 前記構成により、本発明によれば、切羽において掘削
された土砂はスクリューコンベアにより土砂タンクに搬
送され、この土砂タンクからズリ鋼車等で外部に搬出さ
れるが、この土砂タンクおよびこれに連通される前記ス
クリューコンベアには、エアー供給手段によって圧縮空
気が送り込まれる。すなわち該圧縮空気は前記スクリュ
ーコンベア内の排出土砂に抗し、例えば砂、砂礫等の水
と土砂が分離しやすい土質の場合には、前記スクリュー
コンベア内において該圧縮空気と地下水とをバランスさ
せ地下水を抑えるように作用し、粘土分の多い水と土砂
が分離しにくい土質の場合には土砂水一体を抑えるよう
に作用する。

（実施例） 以下、図面に基づき本発明の好ましい実施例を説明す
る。

第１図（ａ）（ｂ）には本発明に係る排土装置の第１
実施例が示されている。

同図において、排土装置はシールド機１の後方に設置
され、掘削された土砂は前部スクリューコンベア５とこ
れに連接された中間スクリューコンベア6,7によって、
ほぼ直列的に横方向において接続された土砂タンク10に
搬送される。前記前部スクリューコンベア５と中間スク
リューコンベア６とはフレキシブルジョイント８によっ
て屈曲自在に接続されており中間スクリューコンベア
７、ゲート16を介して掘削土砂を土砂タンク10へ搬送す
る。

前記土砂タンク10の下部には、掘削土砂の搬送のため
のスクリューコンベア12が設けられており、又タンク上
部には圧力筒部11が設けられている。この圧力筒部11に
は、後述する第２図に示されるように、電動機26によっ
て駆動するコンプレッサ25からレシーバータンク23、減
圧装置21を通じて圧縮空気の送気管27と排気バルブ15に
通じる排気管28とが配管されている。

次に、本発明に係る掘削土砂の排土方法について説明
する。

第２図は第１実施例における回路構成を示す図であ
り、本図において、符号22、24はストッパバルブでコン
プレッサ25やレシーバータンク23の圧力調整等に使用さ
れ、又、符号18は送気バルブであって土砂タンク10への
圧縮空気量の調節を行い、更に符号17は圧縮空気の逆流
を防止するための逆止弁である。

先ずストップバルブ24が「開」の状態で電動機26が起
動され、これと直結またはベルト伝導等により連結され
たコンプレッサ25により空気が圧縮され、レシーバータ
ンク23内に蓄圧される。続いてストップバルブ22を
「開」にすれば、圧縮空気は減圧装置21において所定の
圧力、すなわち切羽にかかる任意の圧力まで減圧され
る。次いで送気バルブ18を「開」にすると、減圧された
圧縮空気は送気管27、圧力筒部11をへて土砂タンク10に
送気され、シールド機１の掘進とほぼ同時にゲート９、
16を「開」としスクリューコンベア５、６、７を駆動し
て掘削土砂を搬送する。

この場合、土砂タンク10内の圧縮空気は、スクリュー
コンベア５、６、７内に充満排出される土砂に作用しス
クリューコンベア自体の止水効果と相まって土砂水の異
常出水を防止すると共に、土砂の含む水分量を調節し常
に良好な状態の土砂を取り込むことができる。そして、
土砂タンク10が掘削土砂でいっぱいになった場合、ゲー
ト16を「開」にし排気バルブ15を「開」にして土砂タン
ク内圧力を開放し大気圧にする。

土砂タンク10内の土砂は、スクリューコンベア12の撹
拌効果によって適度の流動性を保持したまま蓄えられ、
圧力解放とほぼ同時にゲート13を「開」としてスクリュ
ーコンベア14によってズリ鋼車19に排出され、バッテリ
ー機関車20によって立坑側の排土設備まで運搬される。

また、第３図（ａ）（ｂ）には本発明に係る排土装置
の第２実施例が示されている。

同図において、排土装置はシールド機１の後方に設置
され、掘削された土砂は前部スクリューコンベア５とこ
れに連接された中間スクリューコンベア6,7によって、
２つの土砂タンク10a,10bの夫々に収容される。前記前
部スクリューコンベア５と中間スクリューコンベア６と
はフレキシブルジョイント８によって屈曲自在に接続さ
れており、又中間スクリューコンベア７はその回転方向
を切り換えることにより、気密性を有するゲート16a,16
bを介して掘削土砂の搬送先を土砂タンク10a又は10bの
いずれかに設定することができる。

前記土砂タンク10a,10bの下部には、掘削土砂の撹拌
と搬送のためのスクリューコンベア12a,12bが設けられ
ており、又タンク上部には圧力筒部11a,11bが設けられ
ている。この圧力筒部11a,11bには、後述する第４図に
示されるように、電動機26によって駆動するコンプレッ
サ25からレシーバタンク23、減圧装置21を通じて圧縮空
気の送気管27a,27bと排気バルブ15a,15bに通じる排気管
28a,28bとが配管されている。

次に、本実施例に係る掘削土砂の排土方法について説
明する。

第４図において、符号22,24はストップバルブで、コ
ンプレッサ25やレシーバータンク23の圧力調整等に使用
され、又、符号18a,18bは送気バルブであって土砂タン
ク10a,10bへの圧縮空気量の調節を行い、更に符号17a,1
7bは圧縮空気の逆流を防止するための逆止弁である。

先ずストップバルブ24が「開」の状態で電動機26が起
動され、これと直結またはベルト伝動等により連結され
たコンプレッサ25により空気が圧縮され、レシーバータ
ンク23内に蓄圧される。続いてストップバルブ22を
「開」にすれば、圧縮空気は減圧装置21において所定の
圧力、すなわち切羽にかかる任意の圧力まで減圧され
る。次いで送気バルブ18a,18bを「開」にすると、減圧
された圧縮空気は土砂タンク10a,10bに送気され、シー
ルド機１の掘進と同時にゲート9,16aを「開」としてス
クリューコンベア5,6,7を駆動して掘削土砂が取り込ま
れる。

この場合、土砂タンク10a内の圧縮空気は、スクリュ
ーコンベア5,6,7内の排出土砂に作用しスクリューコン
ベア自体の止水効果と相まって土砂水の異常出水を防止
すると共に、土砂の含む水分量を調節し常に良好な土砂
の取り込みを行うことができる。中間スクリューコンベ
ア７は、回転方向を切り換えることにより土砂の搬送方
向を土砂タンク10a側と土砂タンク10b側とに切り換える
ことができる。そして、土砂タンク10aがいっぱいにな
った場合、ゲート16bを「開」とし中間スクリューコン
ベア７を逆転させてゲート16aを「閉」にし、土砂を土
砂タンク10b内へ搬送する。土砂タンク10a上部の圧力筒
部11aには圧縮空気の送排気管27a,28aが接続され、土砂
タンク内の土砂の取り込み等による圧力変動を検知して
送気バルブ18a、排気バルブ15aの操作によってほぼ一定
の圧力を保持することができる。尚、土砂タンク10bに
おいても土砂の取り込みは前述の方法で行われる。

土砂タンク10bが土砂を取り込んでいる間に、土砂タ
ンク10aは排気バルブ15aを「開」にしてタンク内圧力が
解放され大気圧とされる。土砂タンク10a内の土砂は、
スクリューコンベア12aの撹拌効果によって適度の流動
性を保持したまま蓄えられ、圧力解放と同時にゲート13
aを「開」としてスクリューコンベア14aによってズリ鋼
車19aに排土され、バッテリー機関車20aによって立坑側
の排土設備まで運搬される。

以上の作業を土砂タンク10a側及び土砂タンク10b側相
互に繰り返すことで、連続的な掘削および排土を行うこ
とができる。

なお、本発明はシールドの規模や施工条件等により、
第１実施例では中間スクリューコンベア６、７を使用せ
ずにフレキシブルジョイント８の直後にゲート16を設け
土砂タンク10に接続してもよく、第２実施例では中間ス
クリューコンベア６を使用せずにフレキシブルジョイン
ト８の直後に中間スクリューコンベア７へ接続してもよ
い。

また、第5,6図に示すように送排気管中に調圧タンク3
0を設けることにより土砂タンク内の圧力解放時の圧縮
空気を一時的に蓄え、再度土砂タンクを加圧する時使用
すれば圧縮空気の消費量が低減されるので経済的に非常
に有利である。

最後に、土砂タンクは１槽、２槽に限らず中間スクリ
ューコンベアとゲートの組合せでｎ槽の構成をすること
も可能である。

（発明の効果） この発明は以上説明した通り、シールド機の後部に配
置され、掘削土砂を搬送するスクリューコンベアと、搬
送されてきた掘削土砂を搬入する土砂タンクと、該土砂
タンク及び前記スクリューコンベアに圧縮空気を送り込
むエアー供給手段と、を備え、切羽の地下水圧に抗しス
クリューコンベアに空気を作用せしめつつ地山を掘削す
ると共に、掘削した土砂を前記スクリューコンベアによ
り土砂タンクに搬送するので、圧縮空気が水圧に対抗す
ることにより止水効果の向上を図り、ひいてはシールド
切羽の安定に寄与することができ特に高水圧下での施工
に適している。

また、スクリューコンベア内の排出土砂に作用せしめ
る圧縮空気の圧力を加減調節することにより、該スクリ
ューコンベア内における排出土砂と圧縮空気のバランス
位置も変化し、排出土砂中の水分量を任意に加減調節す
ることができるので常に良好な状態、すなわち、適度の
塑性、流動性および止水性を有する排出土砂として排出
することができる。

更に、土砂タンクからの排土のときには土砂に圧力が
かかっていないため飛散や噴発が防止され、坑内清掃の
手間を低減することができるので経済的であると共に安
全である。

また、上記においてスクリューコンベアはゲートを備
えたものであるため、土砂中にトラブルのもととなる礫
がある場合、ゲートを適宜開閉して土砂タンク内に一
時、土砂を貯留させながら排出することができる。

また、土砂タンク容量が比較的大きいので、圧気圧の
変動が小さく切羽の管理が比較的容易である。

また、土砂タンク部分にトラブル等が発生しても土砂
タンク前方に設けたゲートを閉じることにより、土砂水
の噴発，流入を止めることが可能であり、安全で、かつ
坑内を汚すことはない。

また、土砂タンク後部の搬送手段はスクリューコンベ
アであるため、このスクリュー径を選定することで、巨
礫でも取り出すことができ、搬送に支障をきたすことは
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係る掘削土砂の排土装置におけ
る第１実施例の平面図、第１図（ｂ）はその正面図、第
２図は第１実施例による回路構成を示す図、第３図
（ａ）は本発明装置の第２実施例の平面図、第３図
（ｂ）はその平面図、第４図は第２実施例による回路構
成を示す図、第５図〜第６図は夫々第２図と第４図の実
施例における送排気管中に調圧タンクを設けた場合の回
路構成を示す図、第７図〜第９図は従来の排土装置の正
面図である。 １……シールド機、５……前部スクリューコンベア、6,
7……中間スクリューコンベア、10a,10b……土砂タン
ク、23……レシーバタンク、25……コンプレッサ、26…
…電動機、27a,27b……送気管、28a,28b……排気管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド機の後部に配置され、かつ後方に
   ゲートが設けられた掘削土砂を搬送するスクリューコン
   ベヤと、 このスクリューコンベヤとほぼ直列的に横方向において
   接続され、かつ搬送されてきた掘削土砂が内部に搬入さ
   れ、それを貯留する密閉型であって底部に土砂搬送装置
   が設けられた土砂タンクと、 この土砂タンクに圧縮空気を送り込むエアー供給手段
   と、 前記土砂タンクの後部に配置され、かつゲートを有する
   スクリューコンベヤと、 を備えたことを特徴とする土圧式シールド工法における
   掘削土砂の排土装置。