JPH10115184A - シールド掘削機及び泥水式シールド工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カッタに付着する土砂を効率良く除去し、シ
ールドチャンバ内での土砂溜まりの発生を防止できるシ
ールド掘削機、及びこのシールド掘削機を用いた泥水式
シールド工法を提供すること。 【解決手段】 トンネル掘削時には、隔壁２４の上部中
央の送泥口２６から、加圧した泥水をシールドチャンバ
２０内に供給するとともに、各ドラムカッタ４２の内部
に送泥管から分岐された洗浄用の分岐管２１１ａ、２１
１ｂをそれぞれ配設し、各分岐管２２１ａ、２２１ｂの
先端部２２２ａ、２２２ｂから、シールドチャンバ２０
内のドラムカッタ４２の表面に泥水を供給して洗浄す
る。また、リングカッタに対しても洗浄用の分岐管を配
設し、シールドチャンバ２０内のリングカッタの表面に
泥水を供給して洗浄する。掘削した土砂は、シールドチ
ャンバ２０内の加圧した泥水中に取り込み、複数の排泥
口より排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘削機及
び泥水式シールド工法に関し、特に、泥水を利用して土
圧に対抗しつつ異形断面のトンネルを掘削するシールド
掘削機及びこのシールド掘削機を用いた泥水式シールド
工法に関する。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】一般に、
鉄道や地下道等のトンネルを構築する泥水式シールド工
法では、円形断面のトンネルの掘削を行うのが基本とさ
れている。

【０００３】このような掘削に用いるシールド掘削機
は、断面円形のシールド掘削機本体を備え、このシール
ド掘削機本体の先端部に設けられる円盤状のカッタとの
間に、シールドチャンバが画成される。

【０００４】ところで、前述のような断面円形のシール
ド掘削機により円形断面のトンネルを掘削する場合、ト
ンネル断面の有利性は低いものとなる。具体的には、例
えば地下鉄道、地下道路、及び共同溝等を掘削する場合
には、掘削した円形トンネル断面に不要な箇所が生じる
こととなる。

【０００５】そこで、トンネル断面の有利性を高めるた
めに、目的の断面に近づけた種々の異形断面のトンネル
の掘削を行うシールド掘削機が用いられている。この異
形断面のトンネルの掘削を行うシールド掘削機として、
例えば、矩形断面のトンネルを掘削するシールド掘削機
は、断面矩形のシールド掘削機本体を備え、このシール
ド掘削機本体の先端部にドラム状のドラムカッタを設け
るものである。

【０００６】このシールド掘削機によるトンネルの掘削
時には、泥水式シールド工法の場合、矩形の隔壁の中心
線上の上部に送泥管と接続した送泥口を形成し、シール
ド掘削機本体に配設された１本の送泥管より、加圧した
泥水をシールドチャンバ内に供給して満たし、掘削した
土砂を泥水中に取り込む。

【０００７】前記ドラムカッタは、通常、上側及び下側
に一対ずつ設けられている。また、一対のドラムカッタ
間には、２個のリングカッタがそれぞれ配設されてい
る。これらのドラムカッタ及びリングカッタには、複数
のカッタビットが所定の間隔で設けられており、ドラム
カッタ及びリングカッタが回転されてカッタビットが移
動されることにより、トンネルが掘削される。

【０００８】ところで、掘削時には、ドラムカッタ及び
リングカッタに土砂が付着して掘削効率が低下する。具
体的には、ドラムカッタ及びリングカッタに設けられて
いる複数のカッタビットに掘削土砂が付着するので掘削
されにくくなる。

【０００９】尚、土砂の粘度が高いほど、カッタビット
に土砂が付着しやすくなるので、掘削効率はさらに低下
する。

【００１０】また、矩形の隔壁の中心線上の下部に排泥
管と接続した排泥口を形成し、掘削した土砂は、排泥口
を介して１本の排泥管より排泥水として流体輸送するよ
うになっている。

【００１１】尚、より確実に掘削土砂を排出するため
に、アジテータ等の撹拌装置を用いてシールドチャンバ
内の泥水を撹拌して、土砂溜まりの発生を防止すること
も行われている。

【００１２】ところで、例えば、断面円形のシールド掘
削機により円形断面のトンネルを掘削する場合には、掘
削土砂がシールドチャンバ内の下部中心に集中するた
め、隔壁の中心線上の下部に設けた排泥口から、ほぼ確
実に掘削土砂を取り込んで、排泥管により排出すること
が可能である。

【００１３】しかし、矩形断面のトンネルの掘削を行う
場合には、円形断面のトンネルの掘削の場合と異なり、
断面矩形のシールド掘削機のシールドチャンバ内の下部
中央付近には掘削土砂が集中しにくいものである。

【００１４】本発明の目的は、カッタに付着する土砂を
効率良く除去することができるシールド掘削機、及びこ
のシールド掘削機を用いた泥水式シールド工法を提供す
ることにある。

【００１５】また、他の目的は、矩形断面のトンネルの
掘削を行うシールド掘削機のシールドチャンバ内での土
砂溜まりの発生を防止できるシールド掘削機、及びこの
シールド掘削機を用いた泥水式シールド工法を提供する
ことにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、シールド掘削機本体の先端に配
設されたドラムカッタと前記シールド掘削機本体の隔壁
との間に形成されたシールドチャンバ内に、前記シール
ド掘削機本体内の送泥管から泥水を供給して土圧に対抗
しつつ掘削を行うシールド掘削機において、前記送泥管
は、前記ドラムカッタに駆動力を伝達するギヤ収納用の
ギヤケースを通され、前記ギヤケースの内部から前記シ
ールドチャンバ内の前記ドラムカッタに向けて延長され
て配設されることを特徴とする。

【００１７】本発明によれば、前記ドラムカッタへ延長
された送泥管から供給される加圧泥水により、前記ドラ
ムカッタを洗浄して、前記ドラムカッタに設けられてい
るカッタビットに付着した土砂を除去することができ
る。これにより、シールド掘削機による掘削効率を高め
ることができる。

【００１８】請求項２の発明は、シールド掘削機本体の
先端に配設されたドラムカッタと前記シールド掘削機本
体の隔壁との間に形成されたシールドチャンバ内に、前
記シールド掘削機本体内の送泥管から泥水を供給して土
圧に対抗しつつ掘削を行うシールド掘削機において、前
記送泥管から前記ドラムカッタへと分岐された前記ドラ
ムカッタ洗浄用の分岐管を有し、前記分岐管は、前記ド
ラムカッタに駆動力を伝達するギヤ収納用のギヤケース
を通して、前記ギヤケースの内部から前記シールドチャ
ンバ内の前記ドラムカッタに向けて配設されることを特
徴とする。

【００１９】本発明によれば、ギヤケースの内部に配設
されているドラムカッタ洗浄用の分岐管から泥水を供給
することにより、シールドチャンバ内のドラムカッタを
洗浄する。ここで、トンネルの掘削時は、ドラムカッタ
は回転されるので、ドラムカッタ全体を順次洗浄して、
このドラムカッタ全体に設けられているカッタビットに
付着した土砂を除去することができる。これにより、シ
ールド掘削機による掘削効率を高めることができる。

【００２０】また、ドラムカッタに対して分岐管から泥
水を供給するので、このドラムカッタの回転により、シ
ールドチャンバ内全域に亘って泥水流路を設定すること
ができ、シールチャンバ内の土砂溜まりの発生を防止で
きる。

【００２１】請求項３の発明は、請求項２に記載のシー
ルド掘削機において、前記ドラムカッタは、少なくとも
一対設けられ、前記一対のドラムカッタ間には、リング
カッタが配設され、前記送泥管から前記リングカッタへ
と分岐された前記リングカッタ洗浄用の分岐管を有し、
前記分岐管は、前記ギヤケースに沿って取り付けてお
り、前記リングカッタ表面に向けて配設されることを特
徴とする。

【００２２】本発明によれば、前記ギヤケースに配設さ
れているリングカッタ洗浄用の分岐管から泥水を供給す
ることにより、シールドチャンバ内のリングカッタの表
面を洗浄する。ここで、トンネルの掘削時は、リングカ
ッタは回転されるので、リングカッタ全体を順次洗浄し
て、このリングカッタ全体に設けられているカッタビッ
トに付着した土砂を除去することができる。これによ
り、シールド掘削機による掘削効率をより一層高めるこ
とができる。

【００２３】また、複数のドラムカッタに対して分岐管
からそれぞれ泥水を供給するので、シールドチャンバ内
全域に亘って泥水流路を設定することができ、シールチ
ャンバ内の土砂溜まりの発生を防止できる。

【００２４】また、複数のリングカッタに対して、分岐
管からそれぞれ泥水を供給するので、シールドチャンバ
内全域に亘って泥水流路を設定することができ、シール
チャンバ内の土砂溜まりの発生をより一層防止できる。

【００２５】請求項４の発明は、請求項２及び請求項３
のいずれかに記載のシールド掘削機において、前記分岐
管の総断面積と前記送泥管の断面積とは等しく構成さ
れ、前記分岐管からの泥水の総供給量は、前記シールド
チャンバ内の泥水圧維持用の泥水の供給量を満足させる
に足る供給量であることを特徴とする。

【００２６】本発明によれば、送泥管から供給される、
シールドチャンバ内の泥水圧を維持するための泥水を分
岐させて、ドラムカッタ及びリングカッタに供給される
洗浄用の泥水を泥水圧維持用の泥水と兼用するので、洗
浄水等を供給するための格別な装置を用いずに、既設の
設備を利用した安価な構成で、洗浄用の泥水を供給する
ことができる。従って、十分な洗浄作用と共に、十分な
泥水圧を維持することが可能となる。

【００２７】請求項５の発明は、請求項１から請求項４
のいずれかに記載のシールド掘削機において、前記隔壁
の下部に複数の排泥口が形成され、前記複数の排泥口は
前記シールドチャンバ内に異なる泥水流路を形成可能な
位置に設けられることを特徴とする。

【００２８】本発明によれば、シールドチャンバ内の異
なる排泥口により、掘削状況等に応じた泥水流路が形成
され、洗浄用の泥水が複数の排泥口に流入するので、シ
ールドチャンバ内の下部に土砂溜まりが発生することを
防止できる。

【００２９】請求項６の発明は、シールド掘削機本体の
先端に配設されたドラムカッタと前記シールド掘削機本
体の隔壁との間に形成されたシールドチャンバ内に、前
記シールド掘削機本体内の送泥管から泥水を供給して土
圧に対抗しつつ掘削を行う泥水式シールド工法におい
て、前記送泥管から前記ドラムカッタへと分岐され、前
記ドラムカッタの内部に配設された前記ドラムカッタ洗
浄用の分岐管より、前記シールドチャンバ内の前記ドラ
ムカッタに向けて加圧泥水を供給し、前記シールドチャ
ンバ内の泥水圧を維持することを特徴とする。

【００３０】本発明によれば、前記送泥管から供給され
る加圧泥水を前記ドラムカッタ洗浄用の泥水と兼用する
ので、シールドチャンバ内の泥水圧を維持すると共に、
ドラムカッタに対する十分な洗浄を行うことが可能とな
る。

【００３１】請求項７の発明は、請求項６に記載の泥水
式シールド工法において、前記送泥管から、少なくとも
一対の前記ドラムカッタ間に配設されるリングカッタへ
と分岐され、前記リングカッタの外部に配設された前記
リングカッタ洗浄用の分岐管より、前記シールドチャン
バ内の前記リングカッタ表面に向けて加圧泥水を供給
し、前記シールドチャンバ内の泥水圧を維持することを
特徴とする。

【００３２】本発明によれば、前記送泥管から供給され
る加圧泥水を前記リングカッタ洗浄用の泥水と兼用する
ので、シールドチャンバ内の泥水圧を維持すると共に、
リングカッタに対する十分な洗浄を行うことが可能とな
る。

【００３３】請求項８の発明は、請求項６及び請求項７
のいずれかに記載の泥水式シールド工法において、前記
分岐管から、前記シールド掘削機本体の後部に形成する
セグメントの１リング分の掘削開始から次にセグメント
の１リング分の掘削開始まで連続して、前記加圧泥水を
供給することを特徴とする。

【００３４】本発明によれば、掘削中のみならず、掘削
停止中、即ちセグメントの組立作業中も連続して泥水が
供給されるので、シールドチャンバ内の泥水圧を一定に
満たし、切羽の安定を図ることができる。

【００３５】請求項９の発明は、シールド掘削機本体の
先端に配設されたドラムカッタ及びリングカッタと前記
シールド掘削機本体の隔壁との間に形成されたシールド
チャンバ内に、前記シールド掘削機本体内の送泥管から
泥水を供給して土圧に対抗しつつ掘削を行う泥水式シー
ルド工法において、前記送泥管と、前記送泥管が前記ド
ラムカッタへと分岐され、前記ドラムカッタの内部に配
設された前記ドラムカッタ洗浄用の分岐管と、前記送泥
管が前記リングカッタへと分岐され、前記リングカッタ
の外部に配設された前記リングカッタ洗浄用の分岐管と
のうちのいずれか一つ又は複数により加圧泥水を供給
し、前記シールドチャンバ内の泥水圧を維持することを
特徴とする。

【００３６】本発明によれば、ドラムカッタの分岐管及
びリングカッタの分岐管を用いて、ドラムカッタ及びリ
ングカッタをそれぞれ洗浄することができる。

【００３７】この場合に、送泥管あるいは各分岐管の一
つ又は複数により加圧泥水を供給するので、シールドチ
ャンバ内の泥水圧を維持することができる。例えば、掘
削中には、送泥管のみから加圧泥水を供給して泥水圧を
維持し、適宜各分岐管を用いて洗浄を行い、また、掘削
停止中には、ドラムカッタ洗浄用の分岐管及びリングカ
ッタ洗浄用の分岐管から加圧泥水を供給することによ
り、シールドチャンバ内の泥水圧を常時維持することが
できる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００３９】図１は、本発明の一実施の形態である矩形
シールド掘削機の上面図であり、図２は、図１に示す矩
形シールド掘削機の断面図であり、図３は、図１に示す
矩形シールド掘削機のシールドチャンバの断面図であ
り、図４は、図１に示す矩形シールド掘削機を用いた泥
水式シールド工法を説明するための図である。

【００４０】この矩形シールド掘削機は、いわゆるボッ
クスシールド機と呼ばれるもので、矩形断面のトンネル
の掘削を行う矩形状のシールド掘削機本体１０先端の隔
壁２４とカッタ１２との間に設けられるシールドチャン
バ２０内に送泥管２００より泥水を供給し、排泥管４０
０より排泥して前記シールドチャンバ２０内を所定の泥
水圧に維持し、この泥水にて土圧に対抗しつつ掘削を行
うものである。

【００４１】カッタ１２は、上側及び下側の２つのカッ
タユニット４０より構成される。各カッタユニット４０
は、左右両側に配設される２つのドラムカッタ４２と、
これらのドラムカッタ４２間に配設される上下２つのリ
ングカッタ４４とから構成される。

【００４２】シールド掘削機本体１０は、前胴部１００
と後胴部１１０とから形成される中折れ式のものとなっ
ており、中折れジャッキ３１により前胴部１００を屈曲
させて曲線施工が可能にされている。

【００４３】前胴部１００内には、４つのカッタ駆動用
電動機３６が配設されている。このカッタ駆動用電動機
３６は、前胴部１００の先端の隔壁２４を貫通するギヤ
ケース３８内の複数のギヤ（図示せず）を介してドラム
カッタ４２及びリングカッタ４４に接続され、このカッ
タ駆動用電動機３６によりドラムカッタ４２及びリング
カッタ４４が回転駆動されるようになっている。

【００４４】ドラムカッタ４２は、ギアケース３８内の
ギアと接続したシャフト４６を中心に回転され、またリ
ングカッタ４４はギアケース３８内のギアと接続したシ
ャフト４８を中心に回転される。

【００４５】また、前胴部１００の先端部には、フード
１８が張り出され、このフード１８によって前胴部１０
０の先端部で、カッタ１２と隔壁２４との間にシールド
チャンバ２０が画成されている。

【００４６】後胴部１１０は、内部にセグメント１４を
組み立てるエレクタ３２が配設され、このエレクタ３２
は、エレクタ旋回用油圧モータ３４により作動されるよ
うになっている。

【００４７】さらに、シールド掘削機本体１０内には、
複数のシールドジャッキ３０が配設され、これらのシー
ルドジャッキ３０を後胴部１１０内のセグメント１４の
先端に当接させて、シールド掘削機本体１０を推進させ
ることにより、トンネルを掘削する。

【００４８】このトンネルの掘削では、まず、セグメン
ト１４の１リング分だけ掘削を行い、次に、後胴部１１
０内で、配設したエレクタ３２をエレクタ旋回用油圧モ
ータ３４により作動させて、セグメント１４を組み立て
る。この後胴部１１０とセグメント１４との間は、テー
ルシール１６によりシールする。

【００４９】さらに、シールドチャンバ２０内の隔壁２
４には、中心線上の上部中央に送泥口２６が設けられ
る。この送泥口２６は、シールド掘削機本体１０内に配
設された送泥管２００に接続される。

【００５０】送泥管２００は、地上に設置された調整槽
３３０に接続されており、この調整槽３３０からの泥水
を送出する。また、送泥管２２０は、送泥ポンプ３０６
とシールドチャンバ２０との間で、送泥管２００ａと送
泥管２００ｂとに分岐されている。これらの分岐管２０
０ａ、２００ｂには、それぞれ切替バルブ３０２、３０
４が設けられている。

【００５１】また、シールド掘削機本体１０内には、送
泥管２００が所定の位置で分岐された送泥管２１０が設
けられている。この送泥管２１０には、調整槽３３０側
から切替バルブ３３２、サンドポンプ３３４、切替バル
ブ３３６が順次設けられている。切替バルブ３３２によ
り分岐管２１０の開閉が切り替えられ、サンドポンプ３
３４で泥量が適当に調整され、さらに切替バルブ３３６
により分岐管２１０の開閉が切り替えられる。

【００５２】この送泥管２１０は、シールドチャンバ２
０側がさらに分岐されて、ドラムカッタ４２の洗浄用の
分岐管２２０、２３０及びリングカッタ４４の洗浄用の
分岐管２４０、２５０が設けられている。

【００５３】さらに、分岐管２２０は分岐管２２１ａ、
２２１ｂに、分岐管２３０は分岐管２３１ａ、２３１ｂ
に、分岐管２４０は分岐管２４１ａ、２４１ｂに、分岐
管２５０は分岐管２５１ａ、２５１ｂに、それぞれ分岐
されている。

【００５４】分岐管２２１ａ、２２１ｂ、２３１ａ、２
３１ｂは、対応するギヤケース３８を通されて、シール
ドチャンバ２０内の各ドラムカッタ４２に向けてそれぞ
れ配設される。

【００５５】また、分岐管２４１ａ、２４１ｂ、２５１
ａ、２５１ｂは、対応するギヤケース３８を通して、各
リングカッタ４４の外部からシールドチャンバ２０内の
各リングカッタ４４の表面に向けてそれぞれ配設され
る。

【００５６】尚、各分岐管２２０、２３０、２４０、２
５０とシールドチャンバ２０との間には、切替バルブ３
４２、３４４、３４６、３４８がそれぞれ設けられてお
り、各切替バルブ３４２、３４４、３４６、３４８の開
閉の切替により、分岐管２２０、２３０、２４０、２５
０を切り替えて泥水を供給する。

【００５７】具体的に、上側のカッタユニット４０ａ内
の２つのドラムカッタ４２に対してそれぞれ配設される
分岐管２２１ａ、２２１ｂについて説明する。

【００５８】図１に示すように、分岐管２２０がシール
ド掘削機本体１０内の所定の位置（図示せず）で分岐さ
れた分岐管２２１ａ、２２１ｂは、それぞれ隔壁２４を
通され、さらにギヤケース３８の内部を通された後、ド
ラムカッタ４２の内部のギヤケース３８に配設されてい
る。このとき、分岐管２２１ａ、２２１ｂの先端部２２
２ａ、２２２ｂは、シールドチャンバ２０内のドラムカ
ッタ４２と対向するように配設されている。

【００５９】このように配設された分岐管２２１ａ、２
２１ｂの先端部２２２ａ、２２２ｂから、上側のカッタ
ユニット４０ａ内の２つのドラムカッタ４２に対してそ
れぞれ泥水を供給することにより、２つのドラムカッタ
４２が洗浄される。これにより、２つのドラムカッタ４
２にそれぞれ設けられた複数のカッタビット５０に付着
した土砂が除去される。

【００６０】同様にして、下側のカッタユニット４０ｂ
内の２つのドラムカッタ４２においても、分岐管２３１
ａ、２３１ｂが、それらの先端部がドラムカッタ４２の
表面に向くように、ドラムカッタ４２の内部のギヤケー
ス３８にそれぞれ配設されている。これらの分岐管２３
１ａ、２３１ｂの先端部からドラムカッタ４２に対して
それぞれ泥水を供給することにより、下側のカッタユニ
ット４０ｂ内の２つのドラムカッタ４２にそれぞれ設け
られた複数のカッタビット５０に付着した土砂が除去さ
れる。

【００６１】次に、下側のカッタユニット４０ｂ内の２
つのリングカッタ４４に対してそれぞれ配設される分岐
管２５１ａ、２５１ｂについて説明する。

【００６２】図１に示すように、分岐管２５０がシール
ドチャンバ２０内の所定の位置で分岐された分岐管２５
１ａ、２５１ｂは、リングカッタ４４の外部に配設され
ている。このとき、分岐管２５１ａ、２５１ｂの先端部
２５２ａ、２５２ｂは、シールドチャンバ２０内のリン
グカッタ４４の表面と対向するように配設されている。
これは、リングカッタ４４においては、分岐管２５１
ａ、２５１ｂを内部に挿通できない状態となっているこ
とから、外部より洗浄用の泥水を噴出するようにしたも
のである。

【００６３】このように配設された分岐管２５１ａ、２
５１ｂの先端部２５２ａ、２５２ｂから、下側のカッタ
ユニット４０ｂ内の２つのリングカッタ４２に対してそ
れぞれ泥水を供給することにより、２つのリングカッタ
４４が洗浄される。これにより、２つのリングカッタ４
４にそれぞれ設けられた複数のカッタビット５０に付着
した土砂が除去される。

【００６４】同様にして、上側のカッタユニット４０ａ
内の２つのリングカッタ４４においても、分岐管２４１
ａ、２４１ｂが、それらの先端部がリングカッタ４４の
表面に向くように、リングカッタ４４の外部にそれぞれ
配設されている。これらの分岐管２４１ａ、２４１ｂか
らリングカッタ４４に対してそれぞれ泥水を供給するこ
とにより、上側のカッタユニット４０ａ内の２つのリン
グカッタ４４にそれぞれ設けられた複数のカッタビット
５０に付着した土砂が除去される。

【００６５】また、シールドチャンバ２０内の隔壁２４
下部両端には、適当な斜度をもった２枚の集泥用プレー
ト９０ａ、９０ｂがそれぞれ配設される。

【００６６】そして、シールドチャンバ２０内の隔壁２
４の下部であって、２枚の集泥用プレート９０ａ、９０
ｂの配置位置よりも隔壁２４の中心線に近い位置には、
３つの排泥口２８ａ、２８ｂ、２８ｃが設けられる。

【００６７】さらに、排泥口２８ａと排泥口２８ｂとの
間、及び排泥口２８ａと排泥口２８ｃとの間には、土砂
を撹拌するアジテータ６０ａ、６０ｂがそれぞれ配設さ
れる。

【００６８】３つの排泥口２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、
シールド掘削機本体１０内に配設される３本の分岐管４
１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃにそれぞれ接続されてい
る。さらに、３本の分岐管４１０ａ、４１０ｂ、４１０
ｃは、シールド掘削機本体１０内に配設された排泥管４
００の所定の位置に設けられた分岐部７０で結合されて
いる。また、各分岐管４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ
の、排泥口２８ａ、２８ｂ、２８ｃと分岐部７０との間
には、切替バルブ３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃがそれ
ぞれ設けられている。

【００６９】これらの切替バルブ３２０ａ、３２０ｂ、
３２０ｃは、それぞれ自動又は手動で切替制御されるよ
うになっている。そして、この切替バルブ３２０ａ、３
２０ｂ、３２０ｃの切替により、送泥口と排泥口との間
に異なる泥水流路を形成し得るようになっている。

【００７０】尚、排泥管４００には、泥水を排出するた
めの排泥ポンプ３１０、３１２が設けられており、この
排泥管４００は、地上に設けられた泥水処理プラント
（図示せず）に接続されている。

【００７１】次に、前述した矩形シールド掘削機を用い
た泥水式シールド工法について説明する。

【００７２】まず、地上に設けられた調整槽３３０で土
砂及び水等が適当な割合で混合されて泥水が生成され
る。この泥水は、送泥ポンプ３０８により送泥管２００
に送出される。

【００７３】送泥管２００では、切替バルブ３０２、３
０４の開閉により、適宜送泥管２００ａ、２００ｂを切
り替えて、送泥口２６を経てシールドチャンバ２０内に
泥水を供給し、シールドチャンバ２０を満たすことで、
所定の泥水圧を維持し、切羽の安定を図る。

【００７４】このように、シールドチャンバ２０内のド
ラムカッタ４２及びリングカッタ４４の洗浄用として送
出される加圧泥水は、シールドチャンバ２０内の泥水圧
維持用の泥水として兼用されている。

【００７５】一方、送泥管２１０を介した泥水もシール
ドチャンバ２０側に送出されて、ドラムカッタ４２及び
リングカッタ４４の洗浄用の泥水として用いられる。

【００７６】このとき、送泥管２１０が分岐された各分
岐管２２０、２３０、２４０、２５０にそれぞれ設けら
れている切替バルブ３４２、３４４、３４６、３４８を
切り替えて、所望の洗浄用の分岐管に泥水を送出する。

【００７７】尚、分岐管２２０は分岐管２２１ａ、２２
１ｂに、分岐管２３０は分岐管２３１ａ、２３１ｂに、
分岐管２４０は分岐管２４１ａ、２４１ｂに、分岐管２
５０は分岐管２５１ａ、２５１ｂに、さらにそれぞれ分
岐されているので、分岐管２２０、２３０、２４０、２
５０のうちの切替選択された分岐管に接続される分岐管
から泥水が供給されることになる。これにより、各ドラ
ムカッタ４２及び各リングカッタ４４が洗浄される。

【００７８】ここで、例えば、各分岐管２２０、２３
０、２４０、２５０より供給する泥水の量の合計を、送
泥管２１０より供給する泥水量の３／１０程度とするこ
とにより、ドラムカッタ４２及びリングカッタ４４の洗
浄を最適に行うことができる。

【００７９】また、この洗浄用の泥水は、シールドチャ
ンバ２０内の泥水圧を維持するための泥水と兼用されて
いる。よって、ドラムカッタ４２及びリングカッタ４４
に対応する各分岐管の総断面積の値が、送泥口２６の断
面積の値と等しくなるように、分岐管の本数を設定す
る。例えば、送泥口２６の内径を約２０ｃｍ、各分岐管
の内径を約５ｃｍとするときには、合計１６本の分岐管
をドラムカッタ及びリングカッタに対して配設すること
となる。

【００８０】これにより、切替バルブ３０２、３０４の
切替により送泥口２６から泥水を供給せず、切替バルブ
３４２、３４４、３４６、３４８の切替により分岐管２
２０、２３０、２４０、２５０からのみ泥水を供給する
ことにより、ドラムカッタ４２及びリングカッタ４４を
洗浄するとともに、シールドチャンバ２０内に加圧した
泥水を供給することが可能である。

【００８１】トンネルの掘削時には、４つのカッタ駆動
用原動機３６を作動させる。これにより、ギアケース３
８内のギアを介してドラムカッタ４２のシャフト４６及
びリングカッタ４４のシャフト４８が駆動されて、上側
及び下側の各カッタユニット４０ａ、４０ｂの各ドラム
カッタ４２及び各リングカッタ４４が回転し、それらに
設けられた複数のカッタビット５０により地盤が矩形状
に掘削される。

【００８２】掘削された土砂は、シールドチャンバ２０
内の加圧した泥水中に取り込まれる。ここで、切替バル
ブ３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃの切り替えにより、分
岐管４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃが切り替えられてい
る。よって、この切り替えにより選択された分岐管に接
続される排泥口に対して泥水流路が形成されて、泥水が
排出される。

【００８３】また、この分岐管４１０ａ、４１０ｂ、４
１０ｃの切り替え方法としては、例えば、切替バルブ３
２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃを全て開き、３本の分岐管
４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃにそれぞれ接続される３
つの排泥口２８ａ、２８ｂ、２８ｃから同時に泥水を排
出するようにしてもよい。これにより、送泥口２６と３
つの排泥口２８ａ、２８ｂ、２８ｃとの間に常時３つの
泥水流路を形成して、排泥することができる。

【００８４】さらに、切替バルブ３２０ａ、３２０ｂ、
３２０ｃを任意の順番で定期的に切り替えて、３つの排
泥口２８ａ、２８ｂ、２８ｃのうちの任意の排泥口から
泥水を排出するようにしてもよい。これにより、泥水流
路を任意に切替形成することができる。

【００８５】シールドチャンバ２０から排出された泥水
は、排泥管４００を介して送泥ポンプ３１２及び送泥ポ
ンプ３１０により、地上に設けられた泥水処理プラント
（図示せず）まで送出される。

【００８６】尚、本発明は、前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の
変形実施が可能である。

【００８７】上述した実施の形態では、各ドラムカッタ
４２及び各リングカッタ４４に対して、それぞれ１本ず
つ洗浄用の分岐管を配設しているが、これに限定される
ことなく、洗浄用の分岐管は、ドラムカッタ４２及びリ
ングカッタ４４を洗浄するために最適な数であればよ
く、また、これらの配置位置はドラムカッタ４２及びリ
ングカッタ４４を洗浄するために最適な位置に配置させ
ることが望ましい。

【００８８】また、シールドチャンバ２０内に設ける排
泥口の数を３つとして説明しているが、排泥口の数は３
つに限られることなく、複数であればよい。

【００８９】また、上述した矩形シールド掘削機では、
送泥口は１つのみとして説明しているが、この送泥口も
複数設けるようにしてもよい。

【００９０】前記実施の形態に関わらず、例えば、掘削
中には、送泥管のみから加圧泥水を供給して泥水圧を維
持し、適宜各分岐管を用いて洗浄を行い、また、掘削停
止中には、ドラムカッタ洗浄用の分岐管及びリングカッ
タ洗浄用の分岐管から加圧泥水を供給することにより、
シールドチャンバ内の泥水圧を常時維持することができ
る。

【００９１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である矩形シールド掘削
機の上面図である。

【図２】図１に示す矩形シールド掘削機の断面図であ
る。

【図３】図１に示す矩形シールド掘削機のシールドチャ
ンバの断面図である。

【図４】図１の矩形シールド掘削機を用いた泥水式シー
ルド工法を説明する図である。

【符号の説明】

１０ シールド掘削機本体 １２ カッタ １４ セグメント １６ シールテール １８ フード ２０ シールドチャンバ ２４ 隔壁 ２６ 送泥口 ２８ａ、２８ｂ、２８ｃ 排泥口 ６０ａ、６０ｂ アジテータ ７０ 分岐部 ９０ａ、９０ｂ 集泥用プレート ２００ 送泥管 ２２０、２３０、２４０、２５０ 分岐管 ３０２、３０４ 切替バルブ ３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ 切替バルブ ３４２、３４４、３４６、３４８ 切替バルブ ２２１ａ、２２１ｂ、２３１ａ、２３１ｂ 分岐管 ２４１ａ、２４１ｂ、２５１ａ、２５１ｂ 分岐管 ４００ 排泥管 ４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ 分岐管

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Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘削機本体の先端に配設された
   ドラムカッタと前記シールド掘削機本体の隔壁との間に
   形成されたシールドチャンバ内に、前記シールド掘削機
   本体内の送泥管から泥水を供給して土圧に対抗しつつ掘
   削を行うシールド掘削機において、 前記送泥管は、前記ドラムカッタに駆動力を伝達するギ
   ヤ収納用のギヤケースを通され、前記ギヤケースの内部
   から前記シールドチャンバ内の前記ドラムカッタに向け
   て延長されて配設されることを特徴とするシールド掘削
   機。
2. 【請求項２】 シールド掘削機本体の先端に配設された
   ドラムカッタと前記シールド掘削機本体の隔壁との間に
   形成されたシールドチャンバ内に、前記シールド掘削機
   本体内の送泥管から泥水を供給して土圧に対抗しつつ掘
   削を行うシールド掘削機において、 前記送泥管から前記ドラムカッタへと分岐された前記ド
   ラムカッタ洗浄用の分岐管を有し、 前記分岐管は、前記ドラムカッタに駆動力を伝達するギ
   ヤ収納用のギヤケースを通して、前記ギヤケースの内部
   から前記シールドチャンバ内の前記ドラムカッタに向け
   て配設されることを特徴とするシールド掘削機。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のシールド掘削機におい
   て、 前記ドラムカッタは、少なくとも一対設けられ、 前記一対のドラムカッタ間には、リングカッタが配設さ
   れ、 前記送泥管から前記リングカッタへと分岐された前記リ
   ングカッタ洗浄用の分岐管を有し、 前記分岐管は、前記ギヤケースに沿って取り付けてお
   り、前記リングカッタ表面に向けて配設されることを特
   徴とするシールド掘削機。
4. 【請求項４】 請求項２及び請求項３のいずれかに記載
   のシールド掘削機において、 前記分岐管の総断面積と前記送泥管の断面積とは等しく
   構成され、 前記分岐管からの泥水の総供給量は、前記シールドチャ
   ンバ内の泥水圧維持用の泥水の供給量を満足させるに足
   る供給量であることを特徴とするシールド掘削機。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかに記載
   のシールド掘削機において、 前記隔壁の下部に複数の排泥口が形成され、 前記複数の排泥口は前記シールドチャンバ内に異なる泥
   水流路を形成可能な位置に設けられることを特徴とする
   シールド掘削機。
6. 【請求項６】 シールド掘削機本体の先端に配設された
   ドラムカッタと前記シールド掘削機本体の隔壁との間に
   形成されたシールドチャンバ内に、前記シールド掘削機
   本体内の送泥管から泥水を供給して土圧に対抗しつつ掘
   削を行う泥水式シールド工法において、 前記送泥管から前記ドラムカッタへと分岐され、前記ド
   ラムカッタの内部に配設された前記ドラムカッタ洗浄用
   の分岐管より、前記シールドチャンバ内の前記ドラムカ
   ッタに向けて加圧泥水を供給し、前記シールドチャンバ
   内の泥水圧を維持することを特徴とする泥水式シールド
   工法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の泥水式シールド工法に
   おいて、 前記送泥管から、少なくとも一対の前記ドラムカッタ間
   に配設されるリングカッタへと分岐され、前記リングカ
   ッタの外部に配設された前記リングカッタ洗浄用の分岐
   管より、前記シールドチャンバ内の前記リングカッタ表
   面に向けて加圧泥水を供給し、前記シールドチャンバ内
   の泥水圧を維持することを特徴とする泥水式シールド工
   法。
8. 【請求項８】 請求項６及び請求項７のいずれかに記載
   の泥水式シールド工法において、 前記分岐管から、前記シールド掘削機本体の後部に形成
   するセグメントの１リング分の掘削開始から次にセグメ
   ントの１リング分の掘削開始まで連続して、前記加圧泥
   水を供給することを特徴とする泥水式シールド工法。
9. 【請求項９】 シールド掘削機本体の先端に配設された
   ドラムカッタ及びリングカッタと前記シールド掘削機本
   体の隔壁との間に形成されたシールドチャンバ内に、前
   記シールド掘削機本体内の送泥管から泥水を供給して土
   圧に対抗しつつ掘削を行う泥水式シールド工法におい
   て、 前記送泥管と、前記送泥管が前記ドラムカッタへと分岐
   され、前記ドラムカッタの内部に配設された前記ドラム
   カッタ洗浄用の分岐管と、前記送泥管が前記リングカッ
   タへと分岐され、前記リングカッタの外部に配設された
   前記リングカッタ洗浄用の分岐管とのうちのいずれか一
   つ又は複数により加圧泥水を供給し、前記シールドチャ
   ンバ内の泥水圧を維持することを特徴とする泥水式シー
   ルド工法。