JPS59206598A - シ−ルド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は地山を掘削してゆくシールド掘進機に係り、特
に土圧系のものに好適なシールド掘進機に関する。

掘削すべき地山には、いろいろな種類の地層がある。そ
の中でも特に砂礫層においては、その掘進の際に大きな
玉石が出現することがあり、この大きな玉石をそのまま
の状態で掘削土砂とともに排出しようとしてもこの玉石
が排出通路を塞ぎ、掘削土砂の排出ができず、シールド
掘進機が掘進不能に陥ることになる。この掘進不能の状
態を避けるため、従来、ショークラッシャを備えたシー
ルド掘進機が使用されている。

第１図は従来の泥水加圧式シールド掘進機の縦断面図で
ある。図で、１はシールド、２はシールド１の前部に設
けられて地山を掘削する回転力゛７り、２ａは回転カッ
タ２の前面に設ゆられた掘削ビット、３は掘削された土
砂をとり込むカッタチャンバ、４は回転カッタ２を回転
させるカッタホイール駆動装置、５は回転カッタ２のギ
ヤＧと噛み合うピニオン、６はバルクヘッド、７はバル
クヘッド６と回転カッタ２との間に設げられたベアリン
グ、８は送水管、９は掘削土砂を排出する排泥管である
。１０はカンタチャンバ３内に設けられたジｗ−クラッ
シャである。ショークラッシャ１０は固定歯１１、動歯
１２、クラッシャジヤツキ１３、アーム１４、動歯駆動
軸１５で構成されており、クラッシャジヤツキ１３によ
り動歯１２を駆動することにより固定歯１１と動歯１２
との間に岩石を挾み込んで圧砕する。１６は掘削土砂中
に混在する岩石を篩いわゆルバースクリーン、１７はシ
ールド掘進機を前進させるシールドジヤツキ、１８はシ
ールである。

回転カッタ２で掘削された土砂はカッタチャンバ３内に
入り、その中に混在する大きな玉石はバースクリーンで
篩いわけられた後ジｌ−クラッシャ１０に入る。ショー
クラッシャ１０はこの玉石を排泥管９を通過し得る大き
さに破砕する。破砕された玉石は、送水管８を通して切
羽に送られた泥水とともに排泥管９から流体輸送によ−
り排出される。

このような泥水加圧式シールド掘進機では、切羽面に泥
水圧が作用するため、切羽を保持しながら掘削を行なう
ことができる。そして、ジ日−クラツシャ１０の動歯１
２は泥水中にあるので、クラッシャジヤツキ１３による
動歯１２の往復動が可能であり、玉石を破砕するのに何
等の支障もない。

ところで、このようなショークラッシャを土圧系シール
ド掘進機に適用した場合には、極めて大きな欠点が生じ
る。これを第２図に基づいて説明する。

第２図は従来の土庄系シールド掘進機の縦断面図である
。図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符号が付
しである。さきに述べたように、泥水加圧式シールド掘
進機が泥水圧により切羽を保持しながら掘削、排土を行
なうのに対して、土圧系シールド掘進機では、掘削した
土砂をカンタチャンバ３内に充満させ、その土圧により
切羽を保持しながら掘削、排土を行なうものである。

１９は排土を行なうスクリューコンベアであり、その先
端の土砂導入部はカンタチャンバ３内に臨むように設置
されている。カッタチャンバ３内に充満した土砂はその
圧力によりスクリューコンベア１９の土砂導入部の方へ
押され、そこからスクリューコンベア１９により搬出さ
れる。このような土庄系シールド掘進機にショークラッ
シャを設置すると、カッタチャンバ３内の動歯１２の前
後に充満した土砂が存在するため動歯１２の往復動が困
難になる。このためカッタチャンバ３内にとり込まれた
岩石を圧砕することができず、したがってスクリューコ
ンベア１９により排出できない大きさの玉石が出現した
場合、シールド掘進機は掘進不能となる欠点が生じる。

この欠点を除くため、従来、スフＩＪ　ｘ−コンベアで
排出できる玉石の大きさの限界を拡大す−る手段が採用
されていた。即ち、スクリューコンベアの構成を、中心
軸の周囲にスパイラル状の羽根を設けた構成とせず、中
心軸の無いスパイラル状の羽根を円筒ケーシング内で回
転させる構成とするものである。スクリューコンベアを
このように構成すると、大きな玉石が出現してカッタチ
ャンバ３内にとり込まれても、スパイラル状のスクリュ
ー羽根には中心軸がないので、円筒ケーシングの内径ま
での玉石は通過可能になり、これにより可成りの大きさ
の玉石層にも対応することができる。

しかしながら、砂礫層は、しばしば滞水層であることが
多く、地下水圧が高いため、スクリュー羽根の軸のない
中央部は止水性が悪く、地下水の噴発な招き、土砂が流
失してカッタチャンバ３の土圧で切羽を保持することが
できなくなり、切羽の崩壊を生起させてしまうという重
大な欠点が生じていた。又、スクリューコンベア中央の
軸のない部分に水の流れが生じると、地層の微粒子を洗
い流してしまい、カッタチャンバ３内には粒子の大きい
礫が残って摩擦抵抗を極端に増大させ、回転カッタ２０
回転不能などの不具合を生じるおそれもあった。

本発明の目的は、上記従来の欠点を除き、掘進中に大き
な玉石が出現してもこれを破砕することができ、ひいて
は掘進不能の状態に陥るのを防止することができるシー
ルド掘進機を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、カッタチャンバ内
における掘削土砂の搬送手段の土砂導入部前方に、突起
状の衝撃歯を有するロールフラノジャを設けたことを特
徴とする。

以下、本発明を第３図および第４図に示す実施例に基づ
いて説明する。

第３図は本発明の実施例に係る土圧系シールド掘進機の
縦断面図、第４図は第３図に示す線■−■断面である。

各図で、第２図に示す部分と同一部分には同一符号が付
しである。２０はシールド１の前方に投げられたバルク
ヘッド、２０ａはバルクヘッド２０のほぼ中央に形成さ
れた開口部、２１は回転カッタ２とバルクヘッド２０で
構成されるカッタチャンバである。２２はバルクヘッド
２０の開口部２０ａを閉塞するように設けられたノ・ウ
ジング、２２ａはハウジング２２に設けられた開口部で
ある。２３はハウジング２２に可回動に支持されたロー
ルクラッシャ、２４ハロールクラツシヤ２３（０円筒状
（ｆ）ロール。

２５はロール２４上に大小交互に多数配列された突起状
の衝撃歯である。ロールクラッシャ２３は第４図から明
らかなように対向した一対のロールにより構成され、こ
れらロールは互いに逆方向に回転せしめられる。２６は
ロールクラッシャ２３を回転駆動する回転原動機であり
、ロールフラノジャ２３と回転原動機２６はギヤ列２７
で連結される。

２８はカッタチャンバ２１内に充満した掘削土砂を搬送
排出するスクリーーコンベアである。スクリューコンベ
ア２８は中心軸２９、この中心軸２９の周囲に配置され
たスパイラル羽根３０、中心軸２９とスノくイラル羽根
３０が挿入される円筒ケーシング３１で構成されている
。円筒ケーシング３１の一端は土砂をとり込む土砂導入
部となり、ノ・ウジング２２の開口部２２ａに固定して
設置される。

回転カッタ２で掘削された土砂はカッタチャンバ２１内
にとり込まれ、カッタチャンバ２１内には土砂が充満す
る。掘削土砂はその上圧により切羽の崩壊を防止して切
羽を保持し、一方、この掘削土砂はロールクラッシャ２
３０両ロール２４間を通ってその後方に設けられたスク
リューコンベア２８により排出される。この場合、ロー
ルクラッシャ２３は円筒状のロール２４で構成されてい
るので、回転によっても容積は変化せず、したがって、
カッタチャンバ２１内に土砂が充満していてもロールク
ラッシャは回転可能である。

今、地層中に玉石が出現して土砂とともにカッタチャン
バ２１内にとり込まれると、この玉石はロールクラッシ
ャ２３に接近し、ロールクラッシャ２３０回転により矢
印ａ（第４図）に示すようにロールクラッシャ２３に引
き込まれ、衝撃歯２５の打撃作用と咬み込み作用により
破砕、粉砕される。破砕、粉砕された玉石は掘削土砂と
ともにスクリューコンベアの導入部からスクリューコン
ベア２８内にとり込まれ、中心軸２９およびスパイラル
羽根３０の回転により排出される。したがって、たとえ
掘削土砂中に、スクリーーコンベア２８を通過し得ない
大きな玉石が混在していても、支障なくこれを破砕、粉
砕することができ、排出は円滑に行なわれ、シールド掘
進機が掘進不能となることはない。

ところで、土圧系のシールド掘進機にあっては、カッタ
チャンバ２１内に土砂を充満させるので、掘削土砂の内
部摩擦抵抗により土砂が固着してしまい、カッタチャン
バ２１からスクリューコンベア２８への土砂の移動が不
可能となり、閉塞状態となって排土できず、掘進不能に
なるという事態がしばしば発生していた。さらに、掘削
土砂が粘性土の場合には、土砂が粘着固着して上記と同
様の事態が発生していた。

しかしながら、本実施例においては、カッタチャンバ２
１内の掘削土砂は、ロールフラノジャ２３が回転すると
、ロール２４から突出した衝撃歯２５により矢印ａ方向
に積極的に動かされ、ロールフラノジャ２３に引き込ま
れる。したがって、前述したように掘削土砂が固着して
土砂の移動が困難な」の合でも、ロールクラッシャ２３
の衝撃歯２５がロールクラッシャ２３近傍の土砂をその
回転で攪拌混合するとともに、突出した衝撃歯２５によ
りロールクラッシャ２３に引き込み、これによってカッ
タチャンバ２１内の土砂が移動し易くなる。このため、
土砂はスフＩＪ　ｘ−コンベア２８に向けて送り込まれ
て閉塞は発生せず、シールド掘進機が掘進不能に陥るこ
とはない。掘削土砂が粘性土の場合には、突起状の衝撃
歯２５が掘削土砂を攪拌混合するので粘性土の固着は防
止され、スクリューコンベア２８による排土は阻害され
ず、シールド掘進機が掘進不能に陥ることはない。

このように、本実施例では、スクリューコンベアの土砂
導入部前方に突起状の衝撃歯を有するロールクラッシャ
を設けたので、掘削土砂に混在する大きな玉石を破砕、
粉砕することができ、又、掘削土砂の閉塞を防止し、か
つ、掘削土砂が粘性土であってもその固着を防止するこ
とができ、結局、シールド掘進機が掘進不能に陥るのを
防止することができる。さらに、スクリューコンベアは
中心軸およびその周囲のスパイラル羽根で構成されてい
るので、地下水が流失、噴発することはなく止水性が著
るしく増大し、切羽の崩壊や回転カッタの回転不能を防
ぐことができ、又、原動機の回転数制御により排出土量
を制御して土砂を圧密してより一層止水効果を高めるこ
とができる。

なお、上記実施例の説明におい又、ロールクラッシャは
、互いに逆方向に回転する一対のローラで構成されてい
るものについて説明したが、必ずしもこのような構成の
ものに限ることはなく、衝撃歯を有して回転するローラ
と、これに対面して衝撃歯を有し、又は衝撃歯を有さな
い固定部とを設けた、いわゆるシングルロールクラッシ
ャを使用することもできる。

さらに、ロールクラッシャにおけるローラは複数対又は
複数個設けることもできる。

以上述べたように、本発明では、土砂搬送手段の土砂導
入部前方に突起状の衝撃歯を有するロールクラッシャを
設けたので、掘削土砂に混在する大きな玉石を破砕、粉
砕することができ、又、掘削土砂の閉塞を防止し、かつ
、掘削土砂が粘性土であってもその固着を防止すること
ができ、結局シールド掘進機が掘進不能に陥るのを防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の泥水加圧式シールド掘進機の縦断面図、
第２図は従来の土圧系シールド掘進機の縦断面図、第３
図は本発明の実施例に係る土圧系シールド掘進機の縦断
面図、第４図は第３図の線ＩＶ−ＩＶ断面図である。 １・・・・・・シールド、２・・・・・・回転カッタ、
２０・・・・・・バルクヘッド、２１・・・・・・カッ
タチャンバ、２２・・・・・・ノ＼ウジンク、２３・・
・・・・ロールクラッシャ、　２４・・・・・・ロール
、２５・・・・・・衝撃歯、２６・・・・・・回転原動
機、２７・・・・・・ギヤ列、２８・・・・・・スクリ
ューコンベア。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　掘削された土砂をとり込むカッタチャンバと、こ
   のカッタチャンバ内の土砂を外部に排出する搬送手段と
   を備えた土圧系シールド掘進機において、前記カッタチ
   ャンバ内における前記搬送手段の土砂導入部前方に突起
   状の衝撃歯を有するロールクラッシャを設けたことを特
   徴とするシールド掘進機。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記搬送手段は、
   スパイラル羽根を設けたスクリュー軸を円筒ケーシング
   に挿入して成るスクリューコンベアであることを特徴と
   するシールド掘進機。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記ロールクラッ
   シャは、互に対向して設けられ、かつ、それぞれ衝撃歯
   を有するローラで構成されていることを特徴とするシー
   ルド掘進機。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記ロールクラッ
   シャは、衝撃歯を有するローラとこのローラに近接対面
   する固定部とで構成されていることを特徴とするシール
   ド掘進機。