JPH11131983A - トンネル掘進機の排土装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排土効率を高めて長距離連続排土を可能に
し、それによって長距離掘進化に寄与することのできる
トンネル掘進機の排土装置を提供する。 【解決手段】 土砂を排出するスクリュウコンベア１０
の排土口に回転篩１４ｂを有するトロンメル分離装置１
４を設け、このトロンメル分離装置１４により土砂を大
径の礫と小径の礫を含む細粒分とに分離し、分離後の細
粒分を、排土圧送管１５を介して圧縮空気供給管１６よ
り供給される圧縮空気の圧力によってトンネル掘進機の
後方へ搬出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土砂を排出するス
クリュウコンベアの排土口に、このスクリュウコンベア
から排出される土砂を後方へ搬送する排土圧送管を接続
してなるトンネル掘進機の排土装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば泥土圧式シールド掘進機に
おいて、掘削された土砂（ずり）の排土は、先端部がカ
ッタ室内に開口されたスクリュウコンベアを用いて行わ
れるのが一般的である。この場合、スクリュウコンベア
より排出された土砂はベルトコンベアを介して運搬車
（ずりトロッコ）に載せられ、この運搬車が発進立坑と
の間で往復移動することにより発進立坑まで搬出するよ
うにされている。ところが、このようにベルトコンベア
により運搬車まで搬送する方式では、特に急曲線部で多
段状態で多数のベルトコンベアを配置するのが困難であ
ったり、輸送中に土砂がこぼれるといった不具合があっ
た。

【０００３】そこで、このような問題点を解消するため
に、例えば特開昭６３−１０７６９４号公報に開示され
ているように、排土圧送管を用いた方式が提案されてい
る。この方式は、スクリュウコンベアの排土口に排土圧
送管の基端部を接続するとともに、この基端部に圧送用
空気供給管を接続し、圧縮空気の圧力により排土圧送管
内の土砂を後方へ圧送するように構成したものである。

【０００４】また、土砂を空気流に乗せて発進立坑側へ
移送するようにした他の例としては、埋設管地中推進工
法に適用されたものとして、吸引管の真空吸引力により
土砂を排出するようにしたものが、例えば特公平３−４
５２００号公報もしくは特公平６−１０００７５号公報
において提案されている。

【０００５】さらに、本発明に関連する他の技術とし
て、スクリュウコンベアから排出された土砂を大径礫と
小径礫とに分級するためのトロンメル分級装置を配置し
たものが、実開昭５５−１７２４９１号公報に開示され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、運搬車
を用いる搬送方式では、掘進距離が長くなった場合に運
搬車の往復に時間がかかり、これがトンネル掘進機の長
距離掘進化を妨げる原因となってしまう。一方、圧送管
もしくは吸引管を用いて土砂を空気流に乗せて輸送する
方式の場合、大径の礫を排土することができないという
問題点があるほか、圧送装置もしくは吸引装置の能力を
勘案して長距離の輸送には適さず、前記特開昭６３−１
０７６９４号公報に記載のように運搬車の待機位置まで
の短距離の輸送に限られてしまうという問題点がある。

【０００７】なお、本発明に関連する技術として挙げた
実開昭５５−１７２４９１号公報に記載のものは、排泥
パイプ内の閉塞を防止するために土砂を分級することを
主眼とするもので、長距離の圧送排土を行うための手段
について考慮するものではない。

【０００８】本発明は、前述のような問題点に鑑みてな
されたもので、排土効率を高めて長距離連続排土を可能
にし、それによって長距離掘進化に寄与することのでき
るトンネル掘進機の排土装置を提供することを目的とす
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前記目
的を達成するために、第１発明によるトンネル掘進機の
排土装置は、土砂を排出するスクリュウコンベアの排土
口に、このスクリュウコンベアから排出される土砂を後
方へ搬送する排土圧送管を接続してなるトンネル掘進機
の排土装置において、前記排土圧送管に、この排土圧送
管による土砂の搬送をアシストするアシスト搬送手段を
設けるとともに、この排土圧送管内の土砂の不透水性を
増加させるための不透水性添加剤を注入する添加剤注入
口と、この添加剤注入口より注入される不透水性添加剤
と土砂とを混合する混合手段とを設けることを特徴とす
るものである。

【００１０】本発明においては、スクリュウコンベアか
ら排出されて排土圧送管内に供給された掘削土砂に添加
剤注入口より不透水性添加剤が注入され、この注入され
た不透水性添加剤と土砂とが混合手段により混ぜ合わせ
られ、この混合物がアシスト搬送手段によるアシストに
よってトンネル掘進機の後方へ搬送される。このように
掘削土砂に不透水性添加剤が混ぜ合わせられることによ
って、掘削土砂の密度が高くなってその土砂内の空気の
抜け道が閉ざされることとなり、圧送効率を高めること
ができる。したがって、掘削土砂の長距離連続排土が可
能となって長距離掘進化に寄与することができる。

【００１１】次に、第２発明によるトンネル掘進機の排
土装置は、土砂を排出するスクリュウコンベアの排土口
に、このスクリュウコンベアから排出される土砂を後方
へ搬送する排土圧送管を接続してなるトンネル掘進機の
排土装置において、前記排土圧送管に、この排土圧送管
による土砂の搬送をアシストするアシスト搬送手段を設
け、かつその排土圧送管の上流側に、土砂を礫と細粒と
に分離する分離手段を設けることを特徴とするものであ
る。

【００１２】本発明においては、スクリュウコンベアか
ら排出された掘削土砂は分離手段によって大径の礫と細
粒とに分離され、細粒のみが排土圧送管内に供給されて
アシスト搬送手段によるアシストによってトンネル掘進
機の後方へ搬送される。このように排土圧送管内には分
離後の細粒のみが供給されるので、大径の礫が排土圧送
管内に閉塞して排土が困難になるといった事態が発生す
ることもなく、排土をスムーズに行うことができ、長距
離連続排土が可能となる。

【００１３】さらに、第３発明によるトンネル掘進機の
排土装置は、土砂を排出するスクリュウコンベアの排土
口に、このスクリュウコンベアから排出される土砂を後
方へ搬送する排土圧送管を接続してなるトンネル掘進機
の排土装置において、前記排土圧送管に、この排土圧送
管による土砂の搬送をアシストするアシスト搬送手段を
設けるとともに、この排土圧送管内の土砂の不透水性を
増加させるための不透水性添加剤を注入する添加剤注入
口と、この添加剤注入口より注入される不透水性添加剤
と土砂とを混合する混合手段とを設け、かつ前記排土圧
送管の上流側に、土砂を礫と細粒とに分離する分離手段
を設けることを特徴とするものである。

【００１４】本発明においては、スクリュウコンベアか
ら排出された掘削土砂は分離手段によって大径の礫と細
粒とに分離され、細粒のみが排土圧送管内に供給され
る。そして、この排土圧送管内に供給された細粒土砂に
添加剤注入口より不透水性添加剤が注入され、この注入
された不透水性添加剤と土砂とが混合手段により混ぜ合
わせられ、この混合物がアシスト搬送手段によるアシス
トによってトンネル掘進機の後方へ搬送される。このよ
うに排土圧送管内には分離後の細粒のみが供給されるの
で、大径の礫が排土圧送管内に閉塞して排土が困難にな
るといった事態が発生することがなく、またその細粒に
不透水性添加剤が混ぜ合わせられることによって、掘削
土砂の密度が高くなってその土砂内の空気の抜け道が閉
ざされることとなり、圧送効率を高めることができる。
したがって、排土をスムーズに行えるとともに、掘削土
砂の長距離連続排土が可能となって長距離掘進化に寄与
することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明によるトンネル掘進
機の排土装置の具体的な実施の形態について、図面を参
照しつつ説明する。

【００１６】（第１実施例）図１は、本発明の第１実施
例に係るトンネル掘進機の全体構造を示す縦断面図であ
る。

【００１７】本実施例のトンネル掘進機（シールド掘進
機）においては、シールド本体が前胴１と後胴２とに分
割され、これら前胴１と後胴２とが屈曲部３において互
いに連結されるとともに、その屈曲部３に隣接配置され
るアーティキュレートジャッキ４により後胴２に対して
前胴１が屈曲できるようにされている。前胴１にはカッ
タヘッド駆動モータ７が装着され、このカッタヘッド駆
動モータ７の駆動によってピニオン，リングギアを介し
てカッタヘッド６が駆動される。

【００１８】前記カッタヘッド６の後方にはバルクヘッ
ド８が設けられており、これらカッタヘッド６とバルク
ヘッド８との間に掘削土砂取り込み用のチャンバー９が
形成されている。また、このチャンバー９の下部には、
土砂排出用のスクリュウコンベア１０がその前端部を臨
ませて配設されている。このスクリュウコンベア１０は
その後端部に取り付けられるスクリュウ駆動装置１０ａ
によって駆動される。なお、後胴２の内周面には多数個
のシールドジャッキ１１が配され、このシールドジャッ
キ１１のロッド先端部がセグメント１２の前端面に当接
することにより掘進反力を得るようにされている。

【００１９】こうして、カッタヘッド６の回転によりチ
ャンバー９内に取り込まれた掘削土砂は、このチャンバ
ー９の下部からスクリュウコンベア１０によって後方へ
搬送される。

【００２０】前記スクリュコンベア１０の排土口にはゲ
ート１３が設けられ、このゲート１３の排出側には、モ
ータ１４ａによって駆動される回転篩１４ｂを有するト
ロンメル分離装置１４が設けられている。このトロンメ
ル分離装置１４は、回転篩１４ｂを回転させることによ
ってスクリュウコンベア１０からゲート１３を介して排
出される土砂を大径の礫（巨礫）と小径の礫を含む細粒
分とに分離する役目をするものであって、分離後の細粒
は下方に接続される排土圧送管１５に供給され、回転篩
１４ｂ内に残された大径の礫は礫取出用蓋１４ｃを開け
て適宜取り出される。

【００２１】前記排土圧送管１５には、土砂搬送方向に
向けて圧縮空気供給管１６が設けられ、この圧縮空気供
給管１６を介してアシスト搬送手段としての圧縮空気が
矢印Ａ方向に供給されることで、この圧縮空気の圧力に
より排土圧送管１５内の細粒土砂が圧送されるようにな
っている。なお、本実施例では、搬送手段として圧縮空
気を利用するものを示したが、これに限るものではな
く、例えば水等の流体であっても良いのは勿論である。

【００２２】本実施例によれば、スクリュウコンベア１
０からゲート１３を介して排出された掘削土砂は分離手
段としてのトロンメル分離装置１４によって大径の礫と
細粒とに分離され、細粒のみが排土圧送管１５内に供給
される。そして、この排土圧送管１５内に供給された細
粒は、圧縮空気供給管１６を介して供給される圧縮空気
によって発進立坑側へ圧送される。このように排土圧送
管１５内にはトロンメル分離装置１４により分離された
細粒のみが供給されるので、大径の礫が排土圧送管１５
内に閉塞して排土が困難になるといった事態が発生する
ことがなく、排土をスムーズに行うことができる。な
お、この排土圧送管１５の途中に他の圧縮空気供給管を
追加したり、排出端側に真空吸引装置を追加することで
より長距離の連続排土を行うことが可能である。

【００２３】なお、本実施例においては、トロンメル分
離装置１４の上部に注入口１４ｄが設けられ、この注入
口１４ｄから水もしくはずりの分離向上剤が注入される
ようになっている。こうすることで、土砂の分離をより
促進することができる。

【００２４】（第２実施例）図２は、本発明の第２実施
例に係るトンネル掘進機の部分拡大図である。

【００２５】本実施例においては、スクリュコンベア１
０の排土口に設けられるゲート１３の排出側に中央部が
振動スクリーン２１ａで区切られたずり箱２１が取り付
けられ、この振動スクリーン２１ａによって大径の礫と
細粒とが分離されるように構成されている。また、この
ずり箱２１の下部の細粒室には排土圧送管２２が接続さ
れ、この排土圧送管２２の排出端側に設けられる真空吸
引装置（図示せず）によって細粒のみが圧送されるよう
になっている。なお、振動スクリーン２１ａの上方空間
に残された大径の礫は礫取出用蓋２１ｂを開けて適宜取
り出される。

【００２６】本実施例においても、第１実施例と同様の
効果を奏するものである。なお、本実施例においても、
ずり箱２１の上部に注入口２１ｃが設けられ、この注入
口２１ｃから水もしくはずりの分離向上剤が注入される
ように構成されている。

【００２７】（第３実施例）図３は、本発明の第３実施
例に係るトンネル掘進機の部分拡大図である。

【００２８】本実施例においては、土砂を大径の礫と細
粒分とに分離する分離装置が省略され、スクリュウコン
ベア１０からゲート１３を介して排出される土砂が直接
に排土圧送管１５に供給され、圧縮空気供給管１６から
供給される圧縮空気の圧力により排土圧送管１５を通し
て土砂が圧送されるようになっている。また、排土圧送
管１５の上部位置には添加剤注入口３１が設けられ、こ
の添加剤注入口３１からその排土圧送管１５内の土砂の
不透水性を増加させるための不透水性添加剤が注入され
るようになっている。さらに、この添加剤注入口３１か
らは小形のミキシングスクリュウ（混合手段）３２がそ
の注入口３１の軸線と同一になるように装入され、この
ミキシングスクリュウ３２によって土砂と不透水性添加
剤とが攪拌混合されるようになっている。ここで、前記
不透水性添加剤としては、例えば（株）小松製作所製；
泥土圧式シールド用掘削添加材“ＴＫＭ−５”を用いる
のが好適である。

【００２９】本実施例においては、排土圧送管１５内に
供給された土砂に添加剤注入口３１より不透水性添加剤
が注入され、この注入された不透水性添加剤と土砂とが
ミキシングスクリュウ３２により混ぜ合わされ、この混
合によって密度の高くなった土砂が圧縮空気供給管１６
から供給される圧縮空気の圧力によってトンネル掘進機
の後方へ搬送される。このように、スクリュウコンベア
１０から排出される土砂に不透水性添加剤が混ぜ合わさ
れて掘削土砂の密度を高くすることができるので、圧縮
空気が搬送土砂内を吹き抜けることがなくなり、圧送効
率を高めることができるという効果を奏するものであ
る。

【００３０】（第４実施例）図４は、本発明の第４実施
例に係るトンネル掘進機の部分拡大図である。

【００３１】本実施例における排土装置の基本構成は第
１実施例と同様であるので、この第１実施例と共通する
部分には図に同一符号を付すに止めてその詳細な説明を
省略し、本実施例に特有の点についてのみ以下に説明す
ることとする。

【００３２】本実施例においては、圧縮空気供給管４１
が排土圧送管１５の上部位置に設けられてその圧縮空気
供給管４１から圧縮空気を供給するようにされている。
また、この排土圧送管１５には第３実施例と同様の添加
剤注入口４２が設けられ、この添加剤注入口４２からそ
の排土圧送管１５内の土砂の不透水性を増加させるため
の不透水性添加剤が注入されるようにされている。さら
に、この添加剤注入口４２からは小形のミキシングスク
リュウ（混合手段）４３がその注入口４２の軸線と同一
になるように装入され、このミキシングスクリュウ４３
によって土砂と不透水性添加剤とが攪拌混合されるよう
になっている。

【００３３】本実施例においては、スクリュウコンベア
１０から排出された掘削土砂はトロンメル分離装置１４
によって大径の礫と細粒とに分離され、細粒のみが排土
圧送管１５内に供給される。そして、この排土圧送管１
５内に供給された細粒土砂に添加剤注入口４２より不透
水性添加剤が注入され、この注入された不透水性添加剤
と土砂とがミキシングスクリュウ４３により混ぜ合わさ
れ、この混合によって密度の高くなった土砂が圧縮空気
供給管４１から供給される圧縮空気の圧力によってトン
ネル掘進機の後方へ搬送される。本実施例によれば、第
１実施例の効果に加え、分離後の細粒に不透水性添加剤
が混ぜ合わされて掘削土砂の密度を高くすることができ
るので、圧縮空気が搬送土砂内を吹き抜けることがなく
なり、圧送効率を高めることができるという効果を奏す
るものである。こうして、掘削土砂の長距離連続排土を
行うことが可能となる。

【００３４】（第５実施例）図５は、本発明の第４実施
例に係るトンネル掘進機の部分拡大図である。

【００３５】本実施例における排土装置の基本構成は第
２実施例と同様であるので、この第２実施例と共通する
部分には図に同一符号を付すに止めてその詳細な説明を
省略し、本実施例に特有の点についてのみ以下に説明す
ることとする。

【００３６】本実施例は、第２実施例におけるずり箱２
１の下部に排土圧送管５１を接続し、この排土圧送管５
１の所要位置に圧縮空気供給管５２を設けてその圧縮空
気供給管５２から圧縮空気を供給し、かつ添加剤注入口
５３から不透水性添加剤を注入するとともに、この添加
剤注入口５３にミキシングスクリュウ５４を装入してそ
のミキシングスクリュウ５４によって土砂と不透水性添
加剤とを攪拌混合するように構成したものである。

【００３７】本実施例においては、第４実施例と同様、
排土圧送管５１内には分離後の細粒のみが供給されるの
で、大径の礫が排土圧送管内に閉塞して排土が困難にな
るといった事態が発生することがなく、排土をスムーズ
に行うことができ、また分離後の細粒に不透水性添加剤
が混ぜ合わされて掘削土砂の密度を高くすることができ
るので、圧縮空気が搬送土砂内を吹き抜けることがなく
なり、圧送効率を高めることができ、長距離連続排土が
行えるという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第１実施例に係るトンネル掘進機の縦
断面図である。

【図２】図２は、第２実施例に係るトンネル掘進機の部
分拡大図である。

【図３】図３は、第３実施例に係るトンネル掘進機の部
分拡大図である。

【図４】図４は、第４実施例に係るトンネル掘進機の部
分拡大図である。

【図５】図５は、第５実施例に係るトンネル掘進機の部
分拡大図である。

【符号の説明】

８ バルクヘッド ９ チャンバー １０ スクリュウコンベア １０ａ スクリュウ駆動装置 １３ ゲート １４ トロンメル分離装置 １４ｂ 回転篩 １４ｃ，２１ｂ 礫取出用蓋 １４ｄ，２１ｃ 注入口 １５，２２，５１ 排土圧送管 １６，４１，５２ 圧縮空気供給管 ２１ ずり箱 ２１ａ 振動スクリーン ３１，４２，５３ 添加剤注入口 ３２，４３，５４ ミキシングスクリュウ（混合手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 土砂を排出するスクリュウコンベアの排
   土口に、このスクリュウコンベアから排出される土砂を
   後方へ搬送する排土圧送管を接続してなるトンネル掘進
   機の排土装置において、 前記排土圧送管に、この排土圧送管による土砂の搬送を
   アシストするアシスト搬送手段を設けるとともに、この
   排土圧送管内の土砂の不透水性を増加させるための不透
   水性添加剤を注入する添加剤注入口と、この添加剤注入
   口より注入される不透水性添加剤と土砂とを混合する混
   合手段とを設けることを特徴とするトンネル掘進機の排
   土装置。
2. 【請求項２】 土砂を排出するスクリュウコンベアの排
   土口に、このスクリュウコンベアから排出される土砂を
   後方へ搬送する排土圧送管を接続してなるトンネル掘進
   機の排土装置において、 前記排土圧送管に、この排土圧送管による土砂の搬送を
   アシストするアシスト搬送手段を設け、かつその排土圧
   送管の上流側に、土砂を礫と細粒とに分離する分離手段
   を設けることを特徴とするトンネル掘進機の排土装置。
3. 【請求項３】 土砂を排出するスクリュウコンベアの排
   土口に、このスクリュウコンベアから排出される土砂を
   後方へ搬送する排土圧送管を接続してなるトンネル掘進
   機の排土装置において、 前記排土圧送管に、この排土圧送管による土砂の搬送を
   アシストするアシスト搬送手段を設けるとともに、この
   排土圧送管内の土砂の不透水性を増加させるための不透
   水性添加剤を注入する添加剤注入口と、この添加剤注入
   口より注入される不透水性添加剤と土砂とを混合する混
   合手段とを設け、かつ前記排土圧送管の上流側に、土砂
   を礫と細粒とに分離する分離手段を設けることを特徴と
   するトンネル掘進機の排土装置。