JPH10252390A - シールド掘進機の排土機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セグメント組立スペースを十分に確保するこ
とのできるシールド掘進機の排土機構を提供する。 【解決手段】 前端側に土砂取り込み口５ａを、後端側
に土砂排出口５ｂをそれぞれ有し、後端側の位置が前記
セグメント組立部よりも前方になるように配置されて、
掘削土砂を前記土砂取り込み口から機内側に取り込む第
１排土機構と、該第１排土機構の土砂排出口から排出さ
れる土砂を受け入れる受入口１１ａを有し、受入口１１
ａから受け入れた土砂をシールド掘進機の後方側へ搬送
する第２排土機構と、該第２排土機構を所定の姿勢に保
持した状態で搭載する台車１７と、を備えると共に、前
記第１排土機構の土砂排出口と前記第２排土機構の受入
口とを着脱可能に構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】シールド掘進機の排土機構に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の一般的なシールド掘進機の
断面図である。図において、１は円筒状のシールド掘進
機の本体、３は本体１の前端部に設置されたカッターヘ
ッド、５は一端側に土砂取り込み口５ａを有し、他端側
に土砂排出口５ｂを有する排土機構である。排土機構５
は、円筒管の内部にスクリュウを収容したスクリュウコ
ンベアから構成されており、土砂取り込み口５ａはカッ
ターヘッド３の近傍に配置され、土砂排出口５ｂは本体
１の後端部に位置している。従って、排土機構５は本体
１の前端側から後端側に亘って配置されている。

【０００３】９は土砂排出口５ｂに設けられて土砂排出
口５ｂを開閉するゲート、１０は一端側を土砂排出口５
ｂの下方に配置されて土砂排出口５ｂから排出される土
砂を搬出するベルトコンベアである。１２は本体１の内
部の後方部に設置され、セグメントの組立を行うエレク
タ、１４はエレクタ１２によって組み立てられたトンネ
ルを構成するセグメント、１６はセグメント１４に反力
を取って本体１を前方に推進させる推進ジャッキであ
る。

【０００４】上記のように構成された従来のシールド掘
進機においては、カッタヘッド３によって地盤を掘削
し、掘削によって発生して土砂を排土機構５によって本
体１の後端まで搬出して、ベルトコンベア１０によって
トンネルの後方へ搬出される。そして、本体１を推進ジ
ャッキ１６によって前方に押し出し、既に組み立てられ
たセグメント１４との間に１リング分のスペースが確保
されるとエレクタ１２によって新たなセグメントが組み
立てられる。このように、通常のシールド掘進工法にお
いては掘進（排土作業を含む）作業とセグメント組立作
業を交互に繰り返しており、両作業を同時に行うことは
例外を除いてほとんどない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のシ
ールド掘進機においては、排土機構５が本体１の前端側
から後端側に亘って配置されており、一方、本体１の後
部側ではエレクタ１２が設置され、セグメント組立作業
をすることになる。そのため、エレクタ１２は排土機構
５に干渉することなくセグメントをハンドリングして組
立作業ができる機構である必要があり、またセグメント
自体も搬入および組立のスペースを考慮した形状（大き
さ）でなければならない。ところが、上述したように、
通常のシールド掘進工法においては掘進（排土作業を含
む）作業とセグメント組立作業を交互に繰り返してお
り、両作業を同時に行うことは例外を除いてほとんどな
いのである。このように従来のシールド掘進機の排土機
構は、排土作業とセグメント組立作業を同時に行わない
にも拘わらず、排土機構５が本体１の前端側から後端側
に亘って配置されている関係で、セグメント組立のため
のスペースが制限され、エレクタ機構やセグメントの大
きさ等に大きな制約を課すことになっていた。

【０００６】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、セグメント組立スペースを十分に確
保することのできるシールド掘進機の排土機構を提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るシールド掘
進機の排土機構は、前端側に掘削機構を有し、後部側に
セグメント組立部を有するシールド掘進機に設置され
て、前記掘削機構で掘削された土砂をシールド掘進機の
後端側へ搬出する排土機構であって、前端側に土砂取り
込み口を、後端側に土砂排出口をそれぞれ有し、前記後
端側の位置が前記セグメント組立部よりも前方になるよ
うに配置されて、掘削土砂を前記土砂取り込み口から機
内側に取り込む第１排土機構と、該第１排土機構の土砂
排出口から排出される土砂を受け入れる受入口を有し、
該受入口から受け入れた土砂をシールド掘進機の後方側
へ搬送する第２排土機構と、該第２排土機構を所定の姿
勢に保持した状態で搭載する台車と、を備えると共に、
前記第１排土機構の土砂排出口と前記第２排土機構の受
入口とを着脱可能に構成したものである。

【０００８】また、前記第１排土機構を、外周駆動方式
のスクリュウコンベアで構成すると共に、前記第１排土
機構の土砂取り込み口、土砂排出口及び前記第２排土機
構の受入口を前記スクリュウコンベアの軸線上に配置し
たものである。

【０００９】さらに、前端側に掘削機構を有し、後部側
にセグメント組立部を有するシールド掘進機に設置され
て、前記掘削機構で掘削された土砂をシールド掘進機の
後端側へ搬出する排土機構であって、前端側に土砂取り
込み口を、後端側に土砂排出口をそれぞれ有し、前記後
端側の位置が前記セグメント組立部よりも前方になるよ
うに配置された第１排土管と、該第１排土管の内部に前
記土砂取り込み口から前記土砂排出口に亘って設けら
れ、該第１排土管の外周部で回転可能に支持された第１
土砂搬送用スクリュウとを備えた第１排土機構と、前端
側に該第１排土機構の土砂排出口から排出される土砂を
受け入れる受入口を後端側に土砂排出口をそれぞれ有す
る第２排土管と、前記受入口から受け入れた土砂をシー
ルド掘進機の後方側へ搬出する第２土砂搬送用スクリュ
ウと、該第２土砂搬送用スクリュウを駆動する駆動装置
とを備えた第２排土機構と、該第２排土機構を所定の姿
勢に保持した状態で搭載する台車と、前記第１土砂搬送
用スクリュウの後端と前記第２土砂搬送用スクリュウの
前端とを着脱可能に連結する連結手段と、を備えると共
に、前記第１排土機構の土砂排出口と前記第２排土機構
の受入口とを着脱可能に構成したものである。

【００１０】また、前記第２排土機構の姿勢を調整でき
る姿勢調整手段を設けたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１の側面図で
ある。図において、１はシールド掘進機の本体、３は本
体１の前端側に設けられたバルクヘッドである。５は前
端側に土砂取り込み口５ａを、後端側に土砂排出口５ｂ
をそれぞれ有する第１排土管である。第１排土管５は土
砂取り込み口５ａをバルクヘッド３の下部に固定され
て、後方に向けて上向きに傾斜させた状態で設置されて
いる。また、第１排土管５は内部に土砂搬送用のスクリ
ュウを有しており、該スクリュウは後端側に設けられた
駆動装置７によって駆動され、土砂取り込み口５ａから
掘削土砂を機内側に取り込んで土砂排出口５ｂまで搬送
する。なお、第１排土管５は後端に設けられた駆動装置
７の位置がセグメント組立部よりも前方になるように配
置されている。土砂排出口５ｂの端部にはフランジが設
けられると共に、フランジの手前には開閉ゲート９が設
けられている。なお、第１排土管５、土砂搬送用スクリ
ュウ、駆動装置７等によって第１排土機構が構成され
る。

【００１２】１１は第１排土管５の後方に配置された第
２排土管であり、前端側に第１排土管５の土砂排出口５
ｂから排出される土砂を受け入れる受入口１１ａを、後
端側に土砂排出口１１ｂをそれぞれ有している。第２排
土管１１は、第１排土管５と同様に、内部に土砂搬送用
のスクリュウを有しており、該スクリュウは後端側に設
けられた駆動装置１３によって駆動され、受入口１１ａ
から受け入れた掘削土砂を土砂排出口１１ｂまで搬送す
る。受入口１１ａにはフランジが設けられており、第１
排土管５の土砂排出口５ｂのフランジと共にボルト等に
よって着脱可能に構成されている。なお、第２排土管１
１、土砂搬送用スクリュウ、駆動装置１３等によって第
２排土機構が構成される。１５は土砂排出口１１ｂに設
けられた開閉ゲートである。１７は第２排土管１１を所
定の姿勢に保持した状態で搭載する台車である。台車１
７には第２排土管１１の傾斜角度を調整するための角度
調整機構１７ａが設けられている。

【００１３】次に、上記のように構成された本実施の形
態の動作を説明する。本体１の前端側に設置した図示し
ない掘削機構で地盤を掘削しながら掘進する。このと
き、第１，第２の各排土機構は共に稼働しており、掘削
土砂は第１排土管５の土砂取り込み口５ａから機内側に
取り込まれ、土砂排出口５ｂ、受入口１１ａを介して土
砂排出口１１ｂまで搬送される。土砂排出口１１ｂの下
方にはベルトコンベアなどの二次的排土装置が設置され
ており、これによって土砂はトンネルの後方まで搬出さ
れる。

【００１４】以上のような動作によって１セグメント分
の掘進が完了すると、駆動装置７，１３を停止して排土
作業を中止する。そして、ゲート９を閉じた後、図２に
示すように、土砂排出口５ｂと受入口１１ａとを分離す
る。そして、台車１７をセグメント組立に邪魔にならな
い位置まで移動する。この状態でセグメントの搬入及び
組立の作業を行う。したがって、この状態ではセグメン
ト組立部には十分なスペースが確保されているので、セ
グメントの大きさも従来例の場合のように制約を受ける
ことがなく、またエレクタのハンドリングも自由にで
き、セグメントの組立効率が高まる。以上のようにして
１リング分のセグメントの組立が終わると、再び台車１
７を前方に移動して第２排土管１１の受入口１１ａを第
１排土管５の土砂排出口５ｂに連結する。このとき、台
車１７に設けた角度調整手段１７ａによって第２排土管
１１の傾斜角度を調整することによって、連結作業を容
易にすることができる。

【００１５】以上のように、本実施の形態１によれば、
セグメント組立の際には第２排土機構を後方に移動させ
ることによって、セグメント組立部のスペースを十分に
確保できるので、セグメント組立作業の効率が向上す
る。

【００１６】実施の形態２．図３は本発明の実施の形態
２の側面図であり、実施の形態１を示した図１と同一部
分には同一符号を付してある。本実施の形態２において
は、図３に示すように、第１排土機構を、外周駆動機構
２１を有するスクリュウコンベアで構成し、第１排土管
５の土砂取り込み口５ａと土砂排出口５ｂ及び第２排土
管１１の受入口１１ａを前記スクリュウコンベアの軸線
上に配置したものである。

【００１７】図４は第１排土管５の後端部の断面図であ
る。図４に基づいて外周駆動機構２１の構成を説明す
る。図４において、２３は第１排土管５に設置された土
砂搬送用のスクリュウ、２５は第１排土管５の後端側に
設けられスクリュウ２３の外周部に固定された支持リン
グ、２６は第１排土管５の外周部に設けられて支持リン
グ２５の軸方向及び径方向への移動を規制すると共に支
持リング２５を回転可能に支持するメタル軸受である。
このように、スクリュウ２３の外周部に固定された支持
リング２５の軸方向及び径方向への移動が規制されるた
め、スクリュウ２３自体の軸方向及び径方向への移動が
規制されることになる。２７は支持リング２５を回転さ
せるモータであり、モータ２７の回転により、支持リン
グ２５が回転し、支持リング２５と一体となってスクリ
ュウ２３が回転する。このように、第１排土機構を外周
駆動方式にすることによって、土砂排出口５ｂをスクリ
ュウ２３の軸線上に配置できるのである。

【００１８】排土作業の手順等については、実施の形態
１と同様であるので、説明を省略する。本実施の形態２
によれば、第１排土管５の土砂取り込み口５ａから第２
排土管１１の受入口１１ａまでの土砂の搬送経路が直線
になるので、土砂の搬送をスムーズに行うことができ
る。また、第１排土管５と第２排土管１１とが直線状に
連結されるので、連結状態において、実施の形態１の場
合のように２つの排土管５，１１の重なり合いの部分が
なく、無駄なスペースを取らないので、機内スペースを
より有効に活用できる。

【００１９】実施の形態３．図５は本発明の実施の形態
３の側面図であり、実施の形態１を示した図１と同一部
分又は相当部分には同一符号を付してある。本実施の形
態における第１排土機構においては、開閉ゲート９が土
砂取り込み口５ａ側に設けられている。また、土砂搬送
用スクリュウ２３は、実施の形態２の場合と同様に、そ
の外周部に支持リング２５が固定され、さらに支持リン
グ２５は軸受を介してケーシングに回転可能に支持され
ており、軸方向及び径方向の移動が規制された構造であ
る。さらに、第１排土機構には土砂搬送用スクリュウ２
３を回転させる駆動装置は設けられておらず、土砂搬送
用スクリュウ２３の後端を第２排土機構の土砂搬送用ス
クリュウ２４の先端に連結することによって駆動する構
造である。なお、この連結作業を行うために第２排土管
１１の前端側にはハンドホール３１が設けられている。

【００２０】図６は第１排土管５と第２排土管１１の連
結部の断面図である。図６に基づいて連結部の構成を詳
細に説明する。図６において、２３は土砂搬送用のスク
リュウ、２５は第１排土管５の後端側に設けられスクリ
ュウ２３の外周部を回転可能に支持する支持リングであ
り、これらの構成は実施の形態２と同様である。なお、
スクリュウ同士の連結を容易にするためにスクリュウ２
３の後端は土砂排土口５ｂよりも若干外方に突出させて
ある。３３は第１排土管５のスクリュウ２３の後端と第
２排土管１１のスクリュウ２４の前端とを連結するジョ
イントブロックである。

【００２１】図７はジョイントブロック３３の説明図で
ある。図７に基づいてジョイントブロック３３の構成を
説明する。ジョイントブロック３３は、スクリュウ２３
の軸の先端に設けられたスプライン２３ａと、スクリュ
ウ２４の軸の先端に設けられたスプライン２４ａと、こ
れら両方のスプライン２３ａ，２４ａに跨って設置され
て両スプライン２３ａ，２４ａを連結するスリーブ３５
とから構成されている。スリーブ３５の先端側の内周面
にはスプライン２３ａ，２４ａの歯がはまるスプライン
溝が設けられているとともに、スリーブ３５の後端側の
内周面はスクリュウ２４の軸に沿って摺動できるように
構成されている。また、スリーブ３５には位置固定のた
めのピン３６を入れるピン孔３５ａが設けられている。

【００２２】図８はスクリュウ２３とスクリュウ２４の
連結方法の説明図である。図５乃至図７及び図８に基づ
いて、両スクリュウ２３，２４の連結方法を説明する。
まず、台車１７を移動して第１排土管５の後端と第２排
土管１１の先端を突き合わせる。そして、ハンドホール
３１を開けてスクリュウ２３とスクリュウ２４の軸線が
一致すると共に、両スプライン２３ａ，２４ａの歯が軸
線方向で一致するように第２排土管１１の傾き及びスク
リュウ２４の回転を調整する（図８（ａ）参照）。な
お、スクリュウ２３は、後端側の外周が支持リング２５
によって保持されているので軸の位置が変化することは
なく、スクリュウ２４側のみの調整でよい。その後、ス
プライン２３ａとスプライン２４ａの端部を当接させ、
この状態でスリーブ３５をスプライン２３ａ側に移動さ
せ、ピン孔３５ａとスクリュウ２４に軸に設けられたピ
ン孔２４ｂとを一致させ、両ピン孔に亘ってピン３６を
挿入する（図８（ｂ）参照）。このようにしてスクリュ
ウ２３，２４の連結が終わると、第１排土管５と第２排
土管１１を連結する。

【００２３】なお、第１排土管５と第２排土管１１を分
離する場合には、ゲート９を閉じて、連結ブロック３３
の連結を外し、第１排土管５と第２排土管１１の連結部
を外すようにすればよい。その他の排土作業手順等は実
施の形態１と同様である。

【００２４】以上のように、本実施の形態３によれば、
第２排土機構側に駆動装置を一台用いるのみでよいた
め、第１排土機構側にも駆動装置を用いるものに比べる
と、第１排土機構側のスペースをより多く確保でき、機
内スペースの有効利用が可能になる。また、本実施の形
態においては、第１排土管５に設置したスクリュウ２３
の後端部を外周支持する構造であるので、スクリュウ２
４と分離した状態でもスクリュウ２３のスプライン軸の
位置が変化しないため、スクリュウ２４との連結を容易
に行うことができる。

【００２５】なお、本実施の形態３においては、スクリ
ュウ２３とスクリュウ２４の連結をスプライン軸とスリ
ーブによる例を示したが、その他ピン、カップリング、
ネジ等の他の一般的な継手構造の適用も可能である。ま
た、本実施の形態３では第２排土機構のみに駆動装置を
設置した例を示したが、反対に１次排土機構のみに駆動
装置を設置する構成も可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にお
いては、排土機構を分離可能な第１排土機構と第２排土
機構の２つの排土機構で構成し、第１排土機構の後端部
の位置がセグメント組立部よりも前方になるように設定
したので、セグメント組立作業時にはセグメント組立部
のスペースを十分確保でき、セグメント組立作業の効率
が向上する。

【００２７】また、第１排土機構の土砂取り込み口、土
砂排出口及び第２排土機構の受入口をスクリュウコンベ
アの軸線上に配置したので、排土効率が向上すると共
に、第１排土機構と第２排土機構との重なり合いが無く
なり、連結状態におけるスペースの無駄が無くなる。

【００２８】さらに、第１排土機構の第１土砂搬送用ス
クリュウと第２排土機構の第２土砂搬送用スクリュウと
を着脱可能にして、第２土砂搬送用スクリュウを駆動す
ることによって第１土砂搬送用スクリュウの駆動をでき
るようにしたので、第２排土機構側に駆動装置を一台用
いるのみでよいため、第１排土機構側にも駆動装置を用
いるものに比べると、第１排土機構側のスペースをより
多く確保でき、機内スペースの有効利用が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１における第１排土機構
と第２排土機構を連結した状態の側面図である。

【図２】 本発明の実施の形態１における第１排土機構
と第２排土機構を分離した状態の側面図である。

【図３】 本発明の実施の形態２における第１排土機構
と第２排土機構を連結した状態の側面図である。

【図４】 本発明の実施の形態２における連結部の断面
図である。

【図５】 本発明の実施の形態３における第１排土機構
と第２排土機構を連結した状態の側面図である。

【図６】 本発明の実施の形態３における連結部の断面
図である。

【図７】 本発明の実施の形態３のジョイントブロック
の説明図である。

【図８】 本発明の実施の形態３の連結作業の説明図で
ある。

【図９】 従来の一般的なシールド掘進機の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 本体 ３ バルクヘッド ５ 第１排土管 ５ａ 土砂取り込み口 ５ｂ，１１ｂ 土砂排出口 ７，１３ 駆動装置 １１ 第２排土管 １１ａ 受入口 １７ 台車 １７ａ 角度調整機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 治 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 宇野沢 史生 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 西渕 雅之 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 小林 曉 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 林 友幸 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前端側に掘削機構を有し、後部側にセグ
   メント組立部を有するシールド掘進機に設置されて、前
   記掘削機構で掘削された土砂をシールド掘進機の後端側
   へ搬出する排土機構であって、 前端側に土砂取り込み口を、後端側に土砂排出口をそれ
   ぞれ有し、前記後端側の位置が前記セグメント組立部よ
   りも前方になるように配置されて、掘削土砂を前記土砂
   取り込み口から機内側に取り込む第１排土機構と、 該第１排土機構の土砂排出口から排出される土砂を受け
   入れる受入口を有し、該受入口から受け入れた土砂をシ
   ールド掘進機の後方側へ搬送する第２排土機構と、 該第２排土機構を所定の姿勢に保持した状態で搭載する
   台車と、を備えると共に、 前記第１排土機構の土砂排出口と前記第２排土機構の受
   入口とを着脱可能に構成したことを特徴とするシールド
   掘進機の排土機構。
2. 【請求項２】 前記第１排土機構を、外周駆動方式のス
   クリュウコンベアで構成すると共に、前記第１排土機構
   の土砂取り込み口、土砂排出口及び前記第２排土機構の
   受入口を前記スクリュウコンベアの軸線上に配置したこ
   とを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機の排土機
   構。
3. 【請求項３】 前端側に掘削機構を有し、後部側にセグ
   メント組立部を有するシールド掘進機に設置されて、前
   記掘削機構で掘削された土砂をシールド掘進機の後端側
   へ搬出する排土機構であって、 前端側に土砂取り込み口を、後端側に土砂排出口をそれ
   ぞれ有し、前記後端側の位置が前記セグメント組立部よ
   りも前方になるように配置された第１排土管と、該第１
   排土管の内部に前記土砂取り込み口から前記土砂排出口
   に亘って設けられ、該第１排土管の外周部で回転可能に
   支持された第１土砂搬送用スクリュウとを備えた第１排
   土機構と、 前端側に該第１排土機構の土砂排出口から排出される土
   砂を受け入れる受入口を後端側に土砂排出口をそれぞれ
   有する第２排土管と、前記受入口から受け入れた土砂を
   シールド掘進機の後方側へ搬出する第２土砂搬送用スク
   リュウと、該第２土砂搬送用スクリュウを駆動する駆動
   装置とを備えた第２排土機構と、 該第２排土機構を所定の姿勢に保持した状態で搭載する
   台車と、 前記第１土砂搬送用スクリュウの後端と前記第２土砂搬
   送用スクリュウの前端とを着脱可能に連結する連結手段
   と、を備えると共に、 前記第１排土機構の土砂排出口と前記第２排土機構の受
   入口とを着脱可能に構成したことを特徴とするシールド
   掘進機の排土機構。
4. 【請求項４】 前記第２排土機構の姿勢を調整できる姿
   勢調整手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれかに記載のシールド掘進機の排土機構。