JPS5947800B2 - シ−ルド掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシールド掘進機に関するものである。

シールド掘進機での地山掘削は、掘削断面が大きくなる
ほどその崩壊現象の地上に与える影響が大きくなること
はいうまでもない。

また崩壊性地盤の掘削には、切羽地山の安定化を達成し
易い構造の機種と施工法を採用することが重要となる。

掘削地盤が硬いときは、大口径のシールドの全断面を切
削する場合、切削所要動力が大容量化することになり、
かつ掘削土砂の移動からみると、切羽地山の中心を先行
掘削（芯抜き掘削）することが施工上有効となる。

このような要請から、大形シールド掘進機では、そのシ
ールドの構造を外殻シールドと内殻シールドとの二重構
造とし、これらを独立してそれらの軸心方向に出退させ
得るようにしたものがある。

本発明はこのようないわゆる親子シールド掘進機を対象
としてなされたものである。

本発明によれば、外殻シールドと内殻シールドとは同心
か又はほぼ同心状に配置され、また排土装置としではそ
れぞれのシールドに専用の分割されたスクリューコンベ
ヤが同軸上に配置される。

そしてこれらの分割されたスクリューコンベヤは各別の
駆動装置に連動連結されるため、地上の掘削状態に応じ
た排土制御を効果的に行なうことができる。

たとえば内殻シールドのみによる掘削並びに内殻シール
ドと外殻シールドとの双方による掘削の場合は、分割さ
れた２つのスクリューコンベヤを同時に等速又は異なる
速度で回転させ得、また外殻シールドのみによる掘削の
場合は、それ専用の分割されたスクリューコンベヤのみ
ヲ適正な速度で回転させ得る。

さらに本発明によれば、外殻シールドと内殻シールドと
は相互に独立してそれらの軸心方向に出退可能に構成さ
れる。

したがって掘削施工中における地山の状態よりみれば、
内殻シールドを外殻シールドに対して先行するように掘
削を行なうと、ゆるみ土砂が内殻シールド１によって常
時棚状に支持されるのでその崩壊の防止に有効であり、
切羽の全１断面を一体形力ツタを用いて掘削する場合よ
りも切羽地山の掘削土砂の動きが小範囲となる。

したがって掘削動力の減少と地上への崩壊影響が少なく
な４゜ ノ以下その実施例を第１図〜第８
図に基づき説明する。

１は外殻シールド、２は内殻シールドであり、これらは
相互に同心状に配置される。

３は支持筒体であって、外筒３Ａと内筒３Ｂとが環状板
３０等により一体化される。

この支持筒体３は前。端部が絞られ、後端部が環状の支
持体４を介して外殻シールド１に同心状に支持される。

内殻シールド２は支持筒体３との間に滑動支持材５、シ
ール材６等が介装され、もって内殻シールド２がその軸
心方向に出退可能となっている。

また支持筒；体３の後端内周に反力受部材７が固定され
、この反力受部材７と内殻シールド２との間の周方向等
ピツチおきの複数箇所に出退作動用ジヤツキ８が介装さ
れる。

９はカッタ装置であって、このカッタ装置９はその半径
方向中央部において内外２つ；のものに分割され、外周
部カッタ装置１０が外殻シールド１の前面に配置され、
また中央部カッタ装置１１が内殻シールド２の前面に配
置される。

外周部カッタ装置１０の背部に階段状の囲繞筒１２が連
設され、この囲繞筒１２が外殻シールド１並びに支持。

筒体３側にスラスト軸受１３Ａ、ラジアル軸受１８Ｂ等
を介して回転可能に支持される。

外殻シールド１の内周部所要箇所に複数の駆動モータ１
４が設けられ、これらの出力軸がギヤ機構１５を介して
外周部カッタ装置１０に連動連結される。

なお１６は外周。部カッタ装置１０のカッタビット、１
７はオーバカッタ装置である。

他方、中央部カッタ装置１１も叙上の外周部カッタ装置
１０と略同様の構成とされる。

すなわち中央部カッタ装置１１の背部に囲繞筒１８が連
設され、この囲繞筒１８が内殻シールド２並びに・固定
隔壁１９側にスラスト軸受２０、ラジアル軸受２１等を
介して回転可能に支持される。

また内殻シールド２の内周部に複数の駆動モータ２２が
設けられ、これらの出力軸がギヤ機構２３を介して中央
部カッタ装置１１に連動連結される。

なお２４は中央部カッタ装置１１のカッタビットである
。

２５はスクリューコンベヤによって構成された連続排出
方式の排土装置である。

この排土装置２５は、内殻シールド２に支持枠２６を介
して一体化され、該内殻シールド２と共に出退移動する
。

そのＩ・ラフ２７は前記固定隔壁１９を貫通する。

Ｉ・ラフ２７は固定隔壁１９の前部並びに後部にお・い
てその−Ｌ部が切欠かれる。

そして先端切欠部が中央部カッタ装置１１によって囲繞
筒内部の切羽加圧室（掘削土砂取込部）２８に取込まれ
た掘削土砂の受入口２９とされ、また他の切欠部力へ外
周部カッタ装置１０によって囲繞筒１２内部の切羽加圧
室（掘削土砂取込部）３０に取込まれた掘削土砂の受入
口３１とされる。

この受入口３１は、開閉ゲート３２並びにその作動用シ
リンダ装置３３を併有すると共に、シュート３４、内殻
シールド２の大部を切欠いて構成した排土経路３５並び
に支持筒体３の天部に形成した切欠孔部３６を介して前
記外周部カッタ装置１０の切羽加圧室３０に連通せしめ
られる。

排土装置２５のトラフ２７の後端部に排土口３７が形成
される。

そしてこの排土口３７の近傍に、掘削土砂を地山性状に
近い状態に改良するための土砂締固め領域３８が形成さ
れる。

トラフ２７内部にスクリュー軸３９が設けられる。

スクリュー軸３９は内殻シールド２の切羽加圧室２８か
ら排土経路３５とトラフ２７との連通部手前にかけで配
置された前部スクリュー軸４０と、排土経路３５とトラ
フ２７との連通部からその後方へ延びる後部スクリュー
軸４１との２つに分割される。

前部スクリュー軸４０の回転軸４０Ａはその前端部が前
記中央部カッタ装置１１の中心部に固定された軸受４２
に支持され、その後端部が後方へ延設される。

そしてＩ・ラフ２７後部において、該トラフ２７に固定
された支持枠４３に支持された軸受４４に支持される。

そしてこの回転軸４０Ａにギヤ機構４５を介して支持枠
４３に固定された駆動モータ４６が連動連結される。

後部スクリュー軸４１の回転軸４１Ａは管状とされて前
部スクリュー軸４０の回転軸延設部４０ａに外嵌される
。

そしてその前端並びに後端がそれぞれ軸受４７．４８に
より回転軸延設部４０ａに相対回転可能に支持され、か
つその後端がギヤ機構４９を介して前記支持枠４３に固
定された駆動モータ５０に連動連結される。

なお・後部スクリュー軸４１のねじ羽根４１Ｂは前記排
土口３７近傍の土砂締固め領域３８内においては切欠か
れる。

排土口には開閉ゲート５２が設けられ、これらがシリン
ダ装置５３により出退作動せしめられるようになってい
る。

前記した土砂締固め領域３８には土砂案内筒５５Ａが設
けられており、この案内筒５５Ａによってトラフ２７内
通路がこの部分で絞られる。

前部スクリュー軸４０の回転軸延設部４０ａ並びに回転
軸４０Ａには貫通孔５５が形成される一方、中央部カッ
タ装置１１内部に掘削地山改良材注入管５６が配置され
る。

この注入管５６には地山側へ向く注入孔５６Ａが複数設
けられると共に、前記貫通孔５５を介し、回転軸延設部
４８ａ後端に回転継手５７を介して連結された改良材の
送り管５８に接続される。

また前記支持筒体３の内部にも掘削地山改良材の注入管
５９が配置され、該支持筒体３の先端部から地山中へ改
良材の注入が行なえるようになっている。

なお６０は推進ジヤツキ、６１はエレクタ−装置、６２
はセグメントである。

以上において、出退作動用ジヤツキ８の作動による内殻
シールド２の外殻シールド１に対する出退（第１図では
突出状態が仮想線で示される。

）、駆動モータ１４．２２による外周部カッタ装置１０
又は中央部カッタ装置１１の回転掘削、排土装置２５並
びに土砂締固め領域３８を通しての排土、推進ジヤツキ
６０による前進、エレクタ−装置６１によるセグメント
６２の施工等の諸操作を適宜組合せてシールド推進が行
なわれる。

この場合、外殻シールド１と内殻シールド２とがそれぞ
れ個別に独立して操作される場合は、排土装置２５の前
部スクリュー軸４０又は後部スクリュー軸４１を単独で
又は共働して回転させることにより、停止中のカッタ装
置から土砂を排出しないようにすることができる。

すなわち中央部カッタ装置１１のみによる掘削運転中に
は前部スクリュー軸４０と後部スクリュー軸４１の双方
を排土運転する一方、ゲート３２によって外殻シールド
１の切羽加圧室２８からのトラフ２７内への排土経路３
５を遮断しておく。

これにより前記切羽加圧室２８の土庄が適正に保指され
る。

また外周部カッタ装置１０のみを掘削運転し、中央部カ
ッタ装置１１を停止してお・く場合は、ゲート３２を開
き、後部スクリュー軸４１のみを排土運転する。

これにより内殻シールド２の切羽加圧室３０内の土砂は
排土されないので、該加圧室３０の土庄が適正に保持さ
れる。

さらに外周部カッタ装置１０と中央部カッタ装置１１と
を同時に掘削運転する場合は、ゲート３２を開いた状態
で前部スクリュー軸４０と後部スクリュー軸４１の双方
を排土運転する。

この場合、後部スクリュー軸４１の回転数を前部スクリ
ュー軸４０の回転数を大きくするのが望ましい（ただし
両スクリュー軸ねじ羽根が等ピッチの場合）。

掘削運転中において、土質条件が悪く、良好な運転がで
きない場合もある。

このような場合には、各切羽加圧室２８゜３０の前面に
設けられている掘削地山改良材の注入管５６．５９より
地山中へ改良材の注入を行なう。

これらの注入管５６．５９は、土質改良材を注入する目
的の他に、切羽地山に崩壊が発生した場合にその空洞へ
の充填を目的とした注入材の注入のためにも使用するこ
とができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、いわ
ゆる親子シールドにおいて、外殻又は内殻のいずれか一
方のみによる施工中にも他方が対面する切羽の崩壊を未
然に防止し得、また排土も掘削土砂の取込量に応じた能
力で行なうことができる。

さらに排土を行なうためのスクリュー軸は分割されでい
ながらも同軸上で各別に回転駆動され得るので、その設
置スペースの確保が容易であることと共に、排土制御も
容易となる。

したがって安全かつ合理的な掘削を行ない得る。

なお前述の実施例では、内外２つのシールドを有するい
わゆる親子シールドについて説明したが、これに限らず
２以上の複数のシールドを備えるものであっても本発明
を同様に適用し得る。

また各シールドの断面形状は円形に限らず、多角形状の
ものでもよい。

さらに中央部カッタ装置１１と排土装置２５とを任意の
角度に傾斜させてもよく、これに応じて外周部カッタ装
置１０も任意の角度に傾斜させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明実施例を示しており、第１図は
縦断面図、第２図は部分正面図、第３図は部分後面図で
ある。 １・・・・・・外殻シールド、２・・・・・・内殻シー
ルド、８・・・・・・出退作動用ジヤツキ、９・・・・
・・カッタ装置、１０・・・・・・外周部カッタ装置、
１１・・・・・・中央部カッタ装置、１４、２２・・・
・・・駆動モータ、２５・・・・・・排土装置、２８．
３０・・・・・・切羽加圧室（掘削土砂取込部）、３５
・・・・・・ルト土経路、３９・・・・・・スクリュー
軸、４０・・・・・・前部スクリュー軸、４１・・・・
・・後部スクリュー軸、４６．５０・・・・・・駆動モ
ータ、５１．５２・・・・・・ゲート、５６．５９・・
・・・・掘削地山改良材注入管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 口径の異なる複数のシールドをそれぞれ独立。 してそれらの軸心方向に出退可能に同心状に設けると共
   に７、各シールドの切羽との対向部分に掘削土砂取込部
   を形成し、最内殻シールド内部からその後方へ延設され
   たトラフの長手方向複数箇所に、前記各取込部から延び
   る排土経路終端をそれぞれ。 連通させ、前記トラフ内にスクリュー軸を配置すると共
   に、このスクリュー軸を前記排土経路とトラフとの複数
   の連通部ごとに分割し、これらの分割されたスクリュー
   軸を各別の駆動装置によって同軸上で回転駆動可能とな
   し、前記各取込部前面に掘削地山改良剤の注入管を設け
   たことを特徴とするシールド掘進機。