JPH10317895A

JPH10317895A - 土圧系シールド掘進機

Info

Publication number: JPH10317895A
Application number: JP14581297A
Authority: JP
Inventors: Susumu Sarada; 進皿田; Mitsuo Shimizu; 光雄清水
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2017-05-19
Also published as: JP3794518B2

Abstract

(57)【要約】【課題】初期仮発進段階から排土可能で、土砂を長距離
搬送でき、合計ポンプ台数も少なく設備コスト的に有利
で、汎用性に優れる排土設備を備えた土圧系シールド掘
進機を提供する。【解決手段】土圧系シールド掘進機１のカッターヘッド
１５の背部にチャンバー１６を画成するバルクヘッド１
７の後方付近にピストン式圧送ポンプ２５を設け、その
圧送ポンプ２５でチャンバー１６内の土砂を吸入加圧し
排土管４を介して排出する。チャンバー１６内の土砂圧
力を検出する圧力検出センサを設け、吸入管２６にはチ
ャンバー１６内の土砂圧力調節用のゲート弁３６を設
け、検出した土砂圧力に基づいてゲート弁３６を制御す
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、土圧系シールド
掘進機に関し、特に掘削土を排出するスクリューコンベ
ヤを省略し掘削土をカッターチャンバーから直接圧送ポ
ンプに流入させ圧送ポンプで加圧して排出する構成のも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シールド掘進機でトンネルを掘
進する際に、泥水状態にして排出する泥水系シールド掘
進機と、掘削土を流動化した土砂の状態で排出する土圧
系シールド掘進機とが実用化されている。前記土圧系シ
ールド掘進機は、一般に、前胴と後胴とこれらを中折れ
可能に連結する中折れ部とを含む胴部材と、その胴部材
の前端に回転自在に設けられ多数のカッタービット付き
のカッターヘッドと、このカッターヘッドを回転駆動す
る回転駆動機構と、複数のシールドジャッキと、カッタ
ーヘッドの先端に添加剤を供給する添加剤供給系と、掘
削土を排出する排土設備などを有する。

【０００３】例えば、前記排土設備は、図６に示すよう
に、シールド掘進機１００のチャンバー１０１内の土砂
を排出するスクリューコンベヤ１０２と、このスクリュ
ーコンベヤ１０２の下流端に付設されたコンベヤ駆動部
１０３およびスクリューゲート部１０４および比較的小
型の圧送ポンプ１０５と、この圧送ポンプ１０５からト
ンネル１０６と立坑１０７を通って地上まで延びる排土
管１０８と、この排土管１０８に介装され圧送ポンプ１
０５から約２５ｍ程度離れた位置にある圧送ポンプ１０
９と、立坑付近において排土管１０８に介装された圧送
ポンプ１１０と、地上の排土収容部１１１等を有する。
前記圧送ポンプ１０５，１０９，１１０としては、通常
ピストン式圧送ポンプが適用される。尚、圧送ポンプ１
０５，１０９，１１０と排土管１０８の代わりに、比較
的短いベルトコンベヤと、このベルトコンベヤから土砂
を受け取って搬送する搬送台車が適用されることもあ
る。

【０００４】このように、従来では、土圧系シールド掘
進機の排土設備の最上流部にはスクリューコンベヤを設
けるのが一般的であり、排土設備の最上流部にスクリュ
ーコンベヤの代わりにピストン式の圧送ポンプを設ける
ことは全く提案されていない。前記ピストン式圧送ポン
プは約８年位前から排土設備に適用されるようになって
きた関係上、実績に乏しくスクリューコンベヤの代わり
にピストン式圧送ポンプを適用することは提案されてい
ない。

【０００５】但し、実公平６−２９２７７号公報には、
バルクヘッドを後方程小径化するコーン状に形成し、そ
のコーン部に臨むようにロータリ型の土砂圧送ポンプを
配設し、そのロータリ型の土砂圧送ポンプの吐出側に排
土管を接続してなる密閉型土圧系シールドトンネル掘削
機が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記公報にも記載の
ように、排土設備の最上流部にスクリューコンベヤを設
ける場合には、シールド掘進機とトンネル内の狭隘なス
ペースにおいてスクリューコンベヤが大きなスペースを
占め、シールド掘進機内の作業の作業性が低下する。前
記公報の第２図にも示すように、スクリューコンベヤは
シールド掘進機の後方へはみ出す位の長さを有するた
め、立坑からシールド掘進機を投入する際にはスクリュ
ーコンベヤの一部を除去した状態で投入する必要があ
り、初期仮発進段階ではスクリューコンベヤを使用でき
ないことが多く、仮の排土装置を設ける等発進段階の作
業が増し生産性が低下する。

【０００７】大深度トンネルを掘削する場合には掘削土
砂に作用する圧力が高くなるが、スクリューコンベヤで
は、密閉性に乏しくスクリューゲートから土砂の噴発を
招き易く、圧力保持装置等を併用するにしても、大深度
トンネルの掘削に適するものとは言い難い。ここで、従
来では、トンネル掘進時にスクリューコンベヤで土砂を
掬い上げなければ土砂を確実に排出できないと考えられ
ていたため、また、実績の無い工法は採用されにくいた
め、スクリューコンベヤの代わりにピストン式圧送ポン
プを適用するという発想は生まれなかった。

【０００８】前記公報に記載のトンネル掘削機に設ける
ロータリ型の土砂圧送ポンプは、吐出圧を高めるのに限
界があり、約２０〜３０ｍの距離しか土砂を圧送できな
いため、排土管に介装するポンプ台数が増えるし、特殊
構造の圧送ポンプであるので、設備コスト的に不利であ
る。しかも、シールド掘進機のカッターヘッドの背部の
チャンバー内の圧力が低下すると、切羽の崩落を招き掘
進能率が低下するが、前記公報のトンネル掘削機では、
カッターヘッドの背部のチャンバー内の圧力を検出する
圧力検出手段や圧力調節手段を設けていないので、チャ
ンバー内の圧力調節を適切に行うことができない。

【０００９】しかも、バルクヘッドを特殊なコーン状に
形成するため、既存のシールドトンネル掘削機に適用す
ることができず、汎用性の面で不利である。本発明の目
的は、初期仮発進段階から排土可能で、土砂を長距離搬
送でき、合計ポンプ台数も少なく設備コスト的に有利
で、汎用性に優れる排土設備を備えた土圧系シールド掘
進機を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の土圧系シー
ルド掘進機は、前胴及び後胴を含む胴部材と、この胴部
材の前端部に回転自在に支持されたカッターヘッドと、
このカッターヘッドを回転駆動する回転駆動手段とを備
え、複数のカッタービット付きのカッターヘッドを回転
駆動させてトンネルを掘進する土圧系シールド掘進機に
おいて、前記カッターヘッドの後側付近にチャンバーを
画成するバルクヘッドを前胴の前端付近に設け、前記胴
部材内でバルクヘッドの後方付近にピストン式圧送ポン
プを配設し、前記圧送ポンプの流入管の前端をチャンバ
ーに臨ませるとともに圧送ポンプの吐出管を排土管に接
続したものである。

【００１１】シールド掘進機には、地上においてピスト
ン式圧送ポンプが装備され、その状態でシールド掘進機
が立坑からトンネル内に投入され、地上から延びる排土
管に接続される。トンネルの掘進の際、カッターヘッド
の複数のノズルから添加剤を切羽に供給しながら、掘削
土砂の塑性流動化を図りつつ掘進するが、シールドジャ
ッキで胴部材を前方へ押しながら、回転駆動手段でカッ
ターヘッドを回転させると、複数のカッタービットによ
り土砂が掘削され流動化してチャンバー内に流入する。
このチャンバー内の土砂にはトンネルの深度にほぼ比例
する圧力が作用しているため、その押込み圧とピストン
式圧送ポンプの吸入力とで流入管を介して圧送ポンプへ
吸入され、その圧送ポンプから吐出管へ吐出され、吐出
管から排土管へ吐出され、排土管内を流れて地上の排土
収容部へ圧送される。尚、このシールド掘進機は、軟弱
粘性土の地盤、透水性の高い砂層や砂礫層の地盤にトン
ネル掘進するのに適用することができる。

【００１２】請求項２の土圧系シールド掘進機は、請求
項１の発明において、前記圧送ポンプが、前記流入管に
接続された流入室と、この流入室から吸入する１対のピ
ストンポンプと、前記吐出管に一端部が接続され流入室
内で揺動駆動されて１対のピストンポンプに択一的に接
続される揺動管とを備えたことを特徴とするものであ
る。前記１対のピストンポンプは交互に吸入し交互に吐
出するように作動し、流入室内において揺動駆動される
揺動管は吐出工程の方のピストンポンプに接続される。
それ故、一方のピストンポンプが流入室から吸収する
間、他方のピストンポンプは揺動管に吐出し、揺動管か
ら吐出管へ吐出する。その後、揺動管が揺動されて一方
のピストンポンプに接続され、他方のピストンポンプが
流入室から吸入する間、一方のピストンポンプは揺動管
に吐出する。これを順次繰り返すことで、チャンバー内
の塑性流動化された土砂が、流入管、流入室、吸入工程
のピストンポンプ、吐出工程のピストンポンプ、揺動
管、吐出管、排土管の順に連続的に圧送される。その
他、請求項１と同様の作用を奏する。

【００１３】請求項３の土圧系シールド掘進機は、請求
項２の発明において、前記圧送ポンプの流入管に、チャ
ンバー内圧力を調節可能なゲート手段を設けたことを特
徴とするものである。チャンバー内圧力が過度に低下す
ると切羽の崩落が生じ、掘進能率が低下することに鑑
み、チャンバー内圧力を調節可能なゲート手段を設け、
例えばチャンバー内の土砂圧力を圧力センサで検出し、
その検出圧力に基づいてゲート手段を制御することで、
チャンバー内圧力を適当な範囲に納まるように調節す
る。その他、請求項２と同様の作用を奏する。

【００１４】請求項４の土圧系シールド掘進機は、請求
項３の発明において、前記ゲート手段は、１対の仕切り
板を１対の油圧シリンダで開閉駆動可能に構成したこと
を特徴とするものである。それ故、各仕切り板の移動ス
トロークが小さくなり、故障しにくくなって耐久性も確
保できるし、ゲート手段における通路抵抗も小さくな
る。その他、請求項３と同様の作用を奏する。

【００１５】請求項５の土圧系シールド掘進機は、請求
項１〜４の何れか１項の発明において、前記圧送ポンプ
の流入管の途中部に分解可能なジョイント部を設けたこ
とを特徴とするものである。圧送ポンプの故障の際に、
ジョイント部を介して圧送ポンプを分解するのが容易に
なる。その他、請求項１〜４の何れか１項と同様の作用
を奏する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、この
土圧系シールド掘進機１は、軟弱粘性土の地盤、透水性
の高い砂層や砂礫層の地盤等にトンネル２をシールド掘
進するのに適したものである。立坑３の底部から掘進を
開始してトンネルを掘進していき、カッターヘッド１５
の背部のチャンバー１６内の塑性流動化された土砂を流
入管２６を介してピストン式圧送ポンプ２５の流入部４
１へ導入し、その圧送ポンプ２５で加圧して吐出管２７
とトンネル２と立坑３に亙って延びる排土管４を介して
地上の排土収容部６に排出するようになっている。尚、
ピストン式圧送ポンプ２５から排土収容部６までの距離
が約２００ｍ程度の場合は、ピストン式圧送ポンプ２５
のみで排土収容部６まで圧送することができるが、それ
以上の距離の場合には、排土管４の途中部に、１ないし
複数の別のピストン式圧送ポンプ（図示外）が接続さ
れ、それら複数のポンプで圧送することになる。

【００１７】次に、シールド掘進機１について説明す
る。尚、以下、掘進方向前方を前方とし、その前方に向
かって左右方向を左右方向として説明する。図２、図３
に示すように、このシールド掘進機１は、前胴１１と後
胴１３とこれらを連結する中折れ部１２とを含む胴部材
１０、多数のカッタービット１４が設けられ前胴１１の
前端部に回転自在に支持されたカッターヘッド１５、前
胴１１の前端付近に設けられカッターヘッド１５の背部
にチャンバー１６を画成するバルクヘッド１７、カッタ
ーヘッド１５を回転駆動する為の例えば４つの回転駆動
用油圧モータ１８、前胴１１と中折れ部１２の内部に周
方向適当間隔おきに配設された例えば１２本のシールド
ジャッキ１９、左側２本右側２本の計４本の中折れジャ
ッキ２０、トンネル２の内面にセグメント２１を覆工し
ていくエレクタ２２、エレクタ支持体２３、カッターヘ
ッド１５のノズル１５ｃへ添加剤を供給する添加剤供給
路のセンタスイベルジョイント２４、ピストン式圧送ポ
ンプ２５、この圧送ポンプ２５の流入管２６と吐出管２
７、ポンプ支持台２８、等を装備しており、圧送ポンプ
２５とそれに関連する機器以外は、通常のシールド掘進
機と同様である。

【００１８】前記カッターヘッド１５の後部の環状フレ
ーム１５ａは、バルクヘッド１７の環状支持部１７ａに
ベアリングを介して支持され、環状フレーム１５ａの後
端に固定されたリングギヤ２９は４台の油圧モータ１８
の出力軸に固定のピニオンギヤ３０に歯合しており、４
台の油圧モータ１８で駆動される４つのピニオンギヤ３
０でリングギヤ２９を正逆回転駆動するようになってい
る。尚、カッターヘッド１５の外周付近にはコピーカッ
ター１５ｂも設けられている。

【００１９】前胴１１の内面には環状の補強リブや軸方
向向きの補強リブが設けられ、前胴１１と中折れ部１２
の上下両端部は夫々ピン結合部３１を介して連結され、
これらピン結合部３１と中折れジャッキ２０を介して掘
進方向を左方または右方へ方向変換可能になっている。
後胴１３の後端部にはテールシール３２が設けられ、こ
のテールシール３２により後胴１３とその内側の覆工済
みのセグメント２１間がシールされる。１２本のシール
ドジャッキ１９は中折れ部１２の内面に固定された環状
フレーム体３３に固定的に取付けられ、各シールドジャ
ッキ１９のピストンロッドの先端部の偏心金具３４によ
りスプレッダー３５を介して覆工済みのセグメント２１
を蹴ることにより掘進の推力を発生させる。

【００２０】前記圧送ポンプ２５はプッツマイスター社
で実用化されたピストン式スラリー圧送ポンプであり、
この圧送ポンプ２５はバルクヘッド１７の後方付近にバ
ルクヘッド１７に極力接近する状態に且つ前胴１１内の
ほぼ中心部に位置するように配設され、前胴１１の内面
に固定されたポンプ支持台２８上に前後方向向きに配設
され固定されている。圧送ポンプ２５の流入部４１から
延びた流入管２６はバルクヘッド１７を貫通し、流入管
２６の前端がチャンバー１６内に開口しており、流入部
４１内の揺動管４４の前端に接続された吐出管２７は、
Ｕターンして後方へ延び、その後端が排土管４に接続さ
れている（図４参照）。

【００２１】前記バルクヘッド１７の後側近傍位置にお
いて、流入管２６にはチャンバー１６内の圧力を調節す
る為のゲート弁３６（ゲート手段に相当する）が設けら
れ、チャンバー１６内の土砂の圧力を検出する圧力セン
サ３７がバルクヘッド１７に装着されている。このゲー
ト弁３６は流入管２６に直交する１対の仕切り板３６ａ
を１対の油圧シリンダ３６ｂで移動駆動することで、流
入管２６内の流路面積を開度０〜１００％に亙って調節
可能に構成してある。前記圧力センサ３７の検出信号
は、ゲート弁３６を制御する制御装置に供給され、圧力
センサ３７で検出した土砂圧力に基づいてゲート弁３６
の開度が調節される。

【００２２】切羽５には深度にほぼ比例する土圧が作用
するため、チャンバー１６内の土砂の圧力が過度に低下
すると、切羽５の崩落が発生し、カッタービット１４が
有効に掘削しなくなったり、チャンバー１６内が目詰ま
り状態になったりするため掘削能率が低下する。そのた
め、チャンバー１６内の土砂の圧力が地盤の土圧から所
定値（例えば、0.5 Kgf/cm² ）以上低下しないようにゲ
ート弁３６の開度を調節するようになっている。ゲート
弁３６よりも後方において流入管２６には伸縮可能なジ
ョイント部３８が設けられ、このジョイント部３８と流
入管２６のフランジ接続部２６ａを外し、吐出管２７の
上流端のフランジ接続部を外すことで、圧送ポンプ２５
を分解する作業が容易になる。

【００２３】前記圧送ポンプ２５について簡単に説明す
ると、図４に示すように、圧送ポンプ２５は、流入管２
６に連通した流入室４０を形成する流入部４１と、その
流入室４０から吸入する左右１対のピストンポンプ４
２，４３であって複動型の１対の油圧シリンダ４２ａ，
４３ａで駆動される１対のピストンポンプ４２，４３
と、吐出管２７に一端部が接続され流入室４０内で揺動
駆動されて１対のピストンポンプ４２，４３に択一的に
接続される揺動管４４と、この揺動管４４を揺動駆動し
て位置切換えを行う切換え用油圧アクチュエータ（図示
略）とを有する。

【００２４】図４（ａ），（ｂ）の状態では、揺動管４
４がピストンポンプ４３に接続され、ピストンポンプ４
２で吸入しピストンポンプ４３で吐出する。図４
（ｃ），（ｄ）の状態では、揺動管４４がピストンポン
プ４２に接続され、ピストンポンプ４３で吸入しピスト
ンポンプ４２で吐出する。このように、１対のピストン
ポンプ４２，４３で交互に吸入し且つ交互に吐出するこ
とで、チャンバー１６内の土砂を流入管２６を介して連
続的に吸入し加圧して吐出管２７、排土管４へ吐出す
る。そして、油圧シリンダ４２ａ，４３ａの駆動力を高
めることで、圧送ポンプ２５の吐出圧を高め、長距離の
圧送を行うことができるし、流入管２６と吐出管２７と
排土管４の口径が許す大きさの石や土塊も、塑性流動化
された土砂に浮沈しつつ圧送される。

【００２５】以上説明した土圧系シールド掘進機１の作
用等について説明する。但し、このシールド掘進機１は
圧送ポンプ２５とそれに関連する技術に特徴を有するも
のであるので、シールド掘進機１の一般的な作用につい
ては説明を省略する。前記シールド掘進機１を地上で組
立て、圧送ポンプ２５も組み込んで圧送ポンプ２５を稼
働できる状態にしてから、立坑３からシールド掘進機１
を投入し掘進を開始する。この初期仮発進の段階から圧
送ポンプ２５を稼働させて排土を行うことができる。圧
送ポンプ２５が小型で胴部材１０内に十分に納まるの
で、初期仮発進段階から圧送ポンプ２５を稼働させるこ
とができ、初期仮発進段階における掘進の生産性を高め
ることができる。

【００２６】トンネル２の掘進の際に、必要に応じて添
加剤供給路からセンタスイベルジョンイト２４を介して
カッターヘッド１５側のノズル１５ｃに添加剤を供給
し、掘削土砂を塑性流動化させた状態で、圧送ポンプ２
５と排土管４により排出する。この時、ゲート弁３６は
制御された開度で開かれ、圧送ポンプ２５が駆動される
と、チャンバー１６内の土砂が流入管２６から流入室４
０へ吸入され、１対のピストンポンプ４２，４３に交互
に吸入され加圧されて揺動管４４へ吐出され、揺動管４
４から吐出管２７と排土管４を通って地上の排土収容部
６へ排出される。

【００２７】圧送ポンプ２５の吐出圧は非常に高く設定
してあり、約２００ｍもの距離を圧送できるため、圧送
ポンプ２５だけで排土したり、排土管４に追加的に設け
る少数の圧送ポンプとの協働で排土することができ、排
土設備が簡単化しその設備費を低減できる。特に、圧送
ポンプ２５が小型で、スクリューコンベヤのように大き
なスペースをとらないため、シールド掘進機１とトンネ
ル２内の作業スペースが広くなり、作業性が向上する。
流入管２６と圧送ポンプ２５と吐出管２７と排土管４の
排土系は密閉性に優れるため、シールド掘進機１やトン
ネル２内に土砂が噴発するようなトラブルが生じること
もない。

【００２８】流入管２６にゲート弁３６を設け、チャン
バー１６内の土砂の圧力を検出する圧力センサ３７を設
け、その圧力センサ３７で検出した土砂圧力に基づいて
ゲート弁３６を制御することで、チャンバー１６内の土
砂の圧力が過度に低下しないように調節するため、切羽
５の崩落を確実に防止して崩落による掘削能率の低下を
防止することができる。また、圧送ポンプ２５をバルク
ヘッド１７の後方付近に配置するため、チャンバー１６
内の土砂の圧力（押し込み圧）を流入室４０に導入し、
その押し込み圧を圧送に有効活用できるため、圧送ポン
プ２５の小型化を図り、圧送ポンプ２５のランニングコ
ストを低減することができる。また、流入管２６に伸縮
性のあるジョイント部３８を設けたので、圧送ポンプ２
５の故障時の修理が容易になる。しかも、バルクヘッド
１７の構造の制約を受けずに圧送ポンプ２５を装備でき
るから、既存の土圧系シールド掘進機にも、この排土設
備を適用可能であり、この排土設備は汎用性に優れる。

【００２９】次に、前記シールド掘進機１の構造を部分
的に変更した土圧系シールド掘進機１Ａについて説明す
る。図５に示すように、バルクヘッド１７Ａの構造が変
更され、前記センタスイベルジョイント２４の代わり
に、添加剤供給路に複数系統のバルクヘッドスイベルジ
ョイント４５がバルクヘッド１７Ａの環状支持部１７ｂ
とカッターヘッド１５の環状フレーム１５ａ間に環状に
設けられ、それらバルクヘッドスイベルジョイント４５
を介して添加剤がノズル１５ｃに供給される。前記セン
タスイベルジョイント２４を省略した分だけ、前記と同
様のピストン式の圧送ポンプ２５が一層バルクヘッド１
７Ａに接近する状態に配設され、流入管２６Ａが短く形
成され、この流入管２６Ａの前端に対応する位置におい
てバルクヘッド１７Ａの後面部には前記ゲート弁３６と
同様のゲート弁３６Ａ（ゲート手段に相当する）が設け
られている。

【００３０】バルクヘッド１７Ａの下部にはチャンバー
１６内の土砂の圧力を検出する圧力センサ３７Ａが設け
られ、この圧力センサ３７Ａからの検出信号がゲート弁
３６Ａを制御する制御装置へ供給され、ゲート弁３６Ａ
は制御装置により前記と同様に圧力センサ３７Ａからの
検出信号に基づいて制御される。また、流入管２６Ａの
途中部には伸縮可能なジョンイト部３８Ａが設けられて
いる。このシールド掘進機１Ａの作用は基本的には前記
シールド掘進機１の作用と同様であるが、流入管２６Ａ
が短くなった分だけ、流入管２６Ａの通路抵抗が減少す
るので、圧送ポンプ２５の駆動力を低減でき有利であ
る。

【００３１】尚、シールド掘進機１，１Ａに付加できる
種々の変更形態について説明する。ピストン式圧送ポン
プ２５は一例を示すものであり、このポンプ２５の代わ
りに種々のピストン式圧送ポンプを適用してもよい。ま
た、バルクヘッド１７，１７Ａやチャンバー１６の構造
や形状に関しても実施形態のものに限定されず、種々の
変更を付加した形態で実施可能である。また、ゲート弁
３６，３６Ａも一例を示すものであり、ゲート弁３６，
３６Ａを伸縮可能なジョイント部３８，３８Ａと複合的
に構成してもよいし、種々の構造のゲート弁を適用可能
である。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の発明においては、ピストン
式圧送ポンプはスクリューコンベヤと比べて格段に小型
であるので、地上においてシールド掘進機にピストン式
圧送ポンプを取付けてから立坑内へ投入し、初期仮発進
時からピストン式圧送ポンプを稼働させることができ、
発進段階における掘進の生産性が向上する。ピストン型
圧送ポンプでは、そのポンプ揚程を大きく設定できるか
ら、このポンプの吐出圧でもって約２００ｍもの距離を
圧送できるから、排土管に介装するポンプ台数を零ない
し少数に減らすことができ、排土設備の設備コストを格
段に低減することができる。チャンバー内の土砂を流入
管とピストン式圧送ポンプと吐出管と排土管との内部を
通して地上に搬送するため、土砂圧力がトンネル内で噴
発することが無く、密閉性に優れる。

【００３３】また、圧送ポンプをバルクヘッドの後方付
近に配置したので、深度にほぼ比例する押し込み圧をあ
まり低下させずに有効活用して排土できるから圧送ポン
プを小型化でき、圧送ポンプのランニングコストを低減
することもできる。しかも、バルクヘッドの構造の制約
を受けずに圧送ポンプを装備できるので、既存のシール
ド掘進機にも圧送ポンプ等の排土設備を容易に適用でき
るから汎用性に優れる。

【００３４】請求項２の発明によれば、ピストン式圧送
ポンプが、１対のピストンポンプで吸入し吐出するよう
になっているため、ポンプ揚程を大きくして長距離圧送
が可能である。流入管や吐出管や排土管の口径を大きく
すれば、その口径の許す大きさの石を含む土砂でも圧送
することができる。その他、請求項１と同様の効果を奏
する。

【００３５】請求項３の発明によれば、圧送ポンプの流
入管に、チャンバー内圧力を調節可能なゲート手段を設
けたので、チャンバー内圧力と関連付けてゲート手段の
開度を調節することで、チャンバー内圧力を適当な範囲
に納まるように調節することができ、チャンバー内圧力
の過度の低下による切羽の崩落を防止しその崩落による
掘進能率の低下を防止することができる。その他、請求
項２と同様の効果を奏する。

【００３６】請求項４の発明によれば、ゲート手段は、
１対の仕切り板を１対の油圧シリンダで開閉駆動可能に
構成したので、各仕切り板の移動ストロークが小さくな
り、故障しにくくなって耐久性も確保できるし、ゲート
手段における通路抵抗も小さくなる。その他、請求項３
と同様の効果を奏する。

【００３７】請求項５の発明によれば、圧送ポンプの流
入管の途中部に分解可能なジョイント部を設けたので、
圧送ポンプの故障の際に、ジョイント部を介して圧送ポ
ンプを分解するのが容易になる。その他、請求項１〜４
の何れか１項と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る土圧系シールド掘進機
とトンネルと立坑等の断面である。

【図２】シールド掘進機の縦断側面図である。

【図３】シールド掘進機の縦断正面図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）はピストン式圧送ポンプの各作
動工程を示す概略構成図である。

【図５】変更形態に係る土圧系シールド掘進機の縦断側
面図である。

【図６】従来技術に係る図１相当図である。

【符号の説明】

１，１Ａ土圧系シールド掘進機４排土管１０胴部材１１前胴１３後胴１４カッタービット１５カッターヘッド１６，１６Ａチャンバー１７，１７Ａバルクヘッド１８回転駆動用油圧モータ２５ピストン式圧送ポンプ２６，２６Ａ流入管２７吐出管３６，３６Ａゲート弁３６ａ仕切り板３６ｂ油圧シリンダ３７，３７Ａ圧力センサ３８，３８Ａジョイント部４０流入室４２，４３ピストンポンプ４４揺動管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前胴及び後胴を含む胴部材と、この胴部
材の前端部に回転自在に支持されたカッターヘッドと、
このカッターヘッドを回転駆動する回転駆動手段とを備
え、複数のカッタービット付きのカッターヘッドを回転
駆動させてトンネルを掘進する土圧系シールド掘進機に
おいて、前記カッターヘッドの後側付近にチャンバーを画成する
バルクヘッドを前胴の前端付近に設け、前記胴部材内でバルクヘッドの後方付近にピストン式圧
送ポンプを配設し、前記圧送ポンプの流入管の前端をチャンバーに臨ませる
とともに圧送ポンプの吐出管を排土管に接続したことを
特徴とする土圧系シールド掘進機。
【請求項２】前記圧送ポンプが、前記流入管に接続さ
れた流入室と、この流入室から吸入する１対のピストン
ポンプと、前記吐出管に一端部が接続され流入室内で揺
動駆動されて１対のピストンポンプに択一的に接続され
る揺動管とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の
土圧系シールド掘進機。
【請求項３】前記圧送ポンプの流入管に、チャンバー
内圧力を調節可能なゲート手段を設けたことを特徴とす
る請求項２に記載の土圧系シールド掘進機。
【請求項４】前記ゲート手段は、１対の仕切り板を１
対の油圧シリンダで開閉駆動可能に構成したことを特徴
とする請求項３に記載の土圧系シールド掘進機。
【請求項５】前記圧送ポンプの流入管の途中部に分解
可能なジョイント部を設けたことを特徴とする請求項１
〜４の何れか１項に記載の土圧系シールド掘進機。