JPS6056875B2 - シ−ルド掘進工法およびそのシ−ルド掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来シー、ルドエ法においてカッタ内面において、掘
削した土砂と粘性付与材とを練り混せ、その一部をシー
ルド筒の先端外面に設けたフリクションカッタの手前に
穿設した透孔より他山とシールド筒間の間隙に流し込み
、シールド筒の推進を円滑になさしめるようにしたもの
である。

しカルこれはカッタ内面側て土砂と粘性付与材とを練
り混ぜたものを、透孔より他山とシールド筒間の間隙に
押し出すようにしたものであるので、その押し出し量が
不充分であり、また押し出し材と他山との密着関係が薄
いので、たとえ、シールド筒の推進は円滑になされても
、他山壁にシールド筒との間において止水壁を形成する
ようなことは不可能に近く、またこれを目的としたもの
ではない。

本発明は、シールド機による掘進とともに、粘性のあ
る高濃度の注入材を用いて、これと切削した土砂とを混
合練り合わせると同時にこれを地山壁に押し着け塗り込
むようにして地山壁と一体の止水壁を形成せしめまたこ
れによつてシールド筒の推進を円滑になさしめんとする
シールド掘進工法およびそのシールド掘進機に関するも
のである。

これを図示のものに基いて説明する。

第１図および第２図において、１はシールド本体でその
前端には切羽に面してカッタドラム２を回転自在に装着
する。

３はカッタドラム２のカツタフエースプレート、４はカ
ッタバイトである。

３″は、後記するカッタドラム２の円筒面６により突出
したカツタフエースプレートの突出部である。

カッタドラム２の外面には円筒面６とこれに続いて傾斜
面あるいは段落面７とが形成され、円筒面６は直接地山
ｄに面する面であつて、この面には混合羽根５を多数取
付けここに、地山ｄに対する、後述する注人材の混合塗
着部ｃを形成する。傾斜面あるいは段落面７はシールド
本体１の前端筒壁と同本体の前壁１０との間に断面３角
状あるいは矩形状などのリング状のドラム外チャンバｂ
を形成する。８は傾斜面あるいは段落面７に設けた攪拌
羽根である。

ドラム外チャンバｂには、シールド本体１の前壁１０を
通して粘性のある高濃度の注人材の導入管９を取付ける
。１１は注人材タンクでポンプＰより導入管９を経てド
ラム外チャンバｂに圧送される。

９″は注液管である。

１２は油圧モータで、その回転は小歯車１３、カッタド
ラム２の後壁に設けた大歯車．１４を介してカッタドラ
ムに伝えられてカッタドラム２を回転させる。

１５はスクリュコンベヤでそのスクリュ軸１６は油圧モ
ータ２８で回転し、シュート１７より落人する掘削土砂
を後方に圧送しゲート１８により取出される。

２０はドラム内のチャンバａの後壁、２１はシールドジ
ャッキ、２２はセグメントを組立てるためのエレクタで
ある。

２６はドラム外チャンバｂより混合塗着部ｃに通じる切
羽方向に向いた押出通路、２７はシールード本体１の先
端に形成せる楔状部である。

なお通路２６は一定の間隙通路とする外、複数の通路と
することもできる。第３図に示すものは、ドラム外チャ
ンバｂの容積を変化させることができるものであつて、
カッタドラム２の後端に設ける後壁２０はスクリュコン
ベヤ１５に固着し、スクリュコンベヤ１５はスクリュコ
ンベヤ架台２４でスライド本体２３に固定する。

スライド本体２３とシールド本体１との間に油圧ジャッ
キ２５を取付け、この油圧ジャッキ２５の作動により、
カッタドラム２が前進位置にある時は、同チャンバｂは
、第４図に示すように、最大容積であり、シールド本体
１を前進あるいはカッタドラム２を後進すれば第５図に
示すように、容積は小となる。ドラム外チャンバｂにお
ける使用注人材はその濃度が極めて高いものであり、注
人材としては、ベントナイト、ＣＭＣｌ粘土など適宜使
用され、ミキサーで練り上げた注人材を注人材タンク１
１よりポンプＰで同チャンバｂに供給する。

また注人材原料として粉末を使う場合は、この粉末を導
入管９より供給すると同時に注液管９″より水その他の
液体を供給して同チャンバｂ内で混練する。この場合切
羽に地下水が豊富な時はこれを使つて注液管９″は使用
しなくてもよい。また注液管９″と並んで他の導管（図
示していない）を設けこれより圧縮空気を吹込んでチャ
ンバｂ内の混練効果を挙げることもできるし、さらにこ
の圧縮空気を使つて圧気工法を行うこともできる。

第６図は第１図のものの他の実施例で押出通路２６の代
りに押出管２６″をドラム外チャンバｂと混合塗着部ｃ
との間に設けたものである。

第７図はこの押出管２６″とその後方にも押出管２６″
を並設したものである。２９はシールド本体１とカッタ
ドラム２との間に設けたバッキングを示す。

本発明においては、カッタドラム２の回転によりカッタ
バイト４が切羽を切削する。

これと同時にカッタドラム２の外面の傾斜面あるいは段
落面７とシールド本体１の先端部との間に形成されてい
るドラム外チャンバｂに、導入管９あるいは同導入管９
および注液管９″より圧送される注人材、あるいは注人
材用原料が送入され、同チャンバ内で攪拌羽根８により
混練されて粘性のある高濃度の注人材として貯溜される
。

そして、このチャンバｂ内では注入量、注入圧力管理の
もとに、その供給量が調節され、またその圧力は、切羽
に発生する地下水圧、切羽土圧、導入管９内の抵抗、押
出通路２６の抵抗などを勘案して、これより高い圧力で
あつて掘削土砂中に流入するに必要な注入圧力に、常に
、保持される。この注人材は掘削操作中、常に、切羽方
向に向いた押出通路２６混合塗着部ｃに圧出される。

この部においては、注人材は、カッタドラム２の回転に
伴いその円筒面６と混合羽根５の回転によつて、切削土
砂と混合攪拌されよく練り込まれる。そしてこの混合練
り込みによつて土砂の粒子間の空隙が充填され地下水に
対する止水効果が挙げられる。この注人材はカッタドラ
ム２の回転とその注入圧力によつて地山ｄに押し付けら
れ塗り込まれる。

そしてシールド本体１がシールドジャッキ２１で推進す
るに伴つて地山ｄとシールド本体１外周との間隙ｅに充
填されて地山壁と一体状の膜となり、その止水効果を挙
げるとともに、シールド本一体１と地山ｄとの間の摩擦
を低減させる滑り材の役目をする。

またこの注人材はシールド本体１の先端部に楔状部２７
を設けることにより楔作用によつてよく地山の土砂の粒
子間への浸透が行われて、地山の，強度を強化し、また
、ここに人工の止水壁を形成され地盤の改良が行われる
。

混合塗着剤ｃにおける注人材は、切羽側にも流入するこ
とになり、切羽より回転切削された掘削土砂と、カッタ
バイト４による攪拌、カツタフエ！ースプレート３によ
る練り込みなどが行われて掘細土砂の流動性の向上、ル
ーズになつた掘削土砂の粒子間の間隙を充填し、地下水
の流入防止の効果を挙げることができる。

第３図に示すドラム外チャンバｂの容積を変化！させる
ことができるものにあつては、シールドジャッキ２１を
作動してシールド本体１を前方にスライドさせることに
より、その容積を縮少させ、切羽での崩落時に生ずる空
隙に、ドラム外チャンバｂ内の注人材を急速に充填する
こ・とができる。

なお、ドラム外チャンバｂ内の注人材の圧力は、シール
ド本体１を前進させるシールドジャッキ２１を作動させ
て土圧、注入圧に関してその管理制御を行う。なお掘進
する際切羽の自立するような土質である地層である時は
注人材の供給はこれをしなくてもよい。

本発明は従来の圧気式工法、泥水加圧工法、土圧工法、
機械式工法、限定圧気工法などのシールドエ法の何れの
シールド掘進機にも応用することができるものである。

本発明によれば、次のような著大な効果を奏することが
できる。すなわち、（１）ドラム外チャンバに続いてカ
ッタドラムの円筒状外周面における注人材の混合塗着部
を設けているので、ここで注人材と切削土砂とがよく練
り込まれてこれが地山壁に順次押し着けられ塗り込めら
れるので注人材が地山壁によく浸透してここに人工の止
水壁を形成して地盤の改良が行われ、またカッタドラム
とシール本体との間隙の目詰りが防止されることになる
。

そしてシールド本体の通過後のセグメントとのテイルボ
イドが自立しセグメントの裏込み注入を確実に行うこと
ができ地盤沈下を防止することができる。（２）注人材
はシールド本体に対する滑り材の役目をするのでシール
ド本体の推進抵抗が低減し、またカッタトルクを低減し
カッタの摩耗を防止する。

（３）地山に対する注人材が楔作用で浸透した形成膜に
より土砂の圧密沈降によるシールド機の胴締めが低減し
、シールド本体の方向制御が容易となりカーブ掘進も容
易となる。

、（４）カッタドラムの回転切削でシールド機の上方に
土砂の崩壊が発生した場合、シールド本体を前進するな
どしてその注入圧力管理を適宜行うことにより注人材供
給量を急速に増加させてその空隙を充填し地下水を集水
させないためその崩壊の助長を直ちに防ぐことができる
。

したがつて従来のようにシールド操作を一旦停止して薬
液注人工法などの手数のかかる操作を全く必要としない
。またこのため注人材の注入ポンプが小容量ですみ、注
人材不足が急に生じることがない。

（５）シールド本体とスライド本体に嵌装されたカッタ
ディスクの進退をスライド油圧ジャッキで行うことによ
り、シールド本体フード部とカッタバイトの関係を変化
することにより種々の土質を掘進する場合の切羽自立が
可能となる。またシールド掘進機の操作が容易となる。
さらに注人材の供給量が低減することにより施工コスト
が安くなる。（６）注人材の濃度あるいは混合塗着部に
おける注人材の濃度は止水壁を形成させる目的のために
これを如何ようにも容易に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本機の縦断側面図、第２図はその要部の拡大図
、第３図は他の実施例の縦断側面図、第４図および第５
図はその作動状態を示す一部縦断側面図、第６図はさら
に他の実施例の要部の縦側面図、第７図はその他の実施
例の要部縦断側面図である。 １・・・・・・シールド本体、２・・・・・・カッタド
ラム、６・・円筒面、７・・・・・・傾斜面あるいは段
落面、２６・・・・・押出通路、ｂ・・・・・・ドラム
外チャンバ、ｃ・・・・混合塗着部、ｄ・・・・・・地
山。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールド本体とカッタドラムとの間にドラム外チャ
   ンバを設け、このドラム外チャンバに粘性のある高濃度
   の注入材あるいはその原材料の粉末を圧入し、同チャン
   バ内でこれを混練して高圧のもとに貯溜の上同材料の注
   入量あるいは注入圧力管理のもとにその供給量を常に調
   節し、カッタドラムとシールド本体との間で形成せる押
   出通路よりこれを圧出し、この圧出した注入材を、カッ
   タドラムの前端外周面と地山との間で形成された混合塗
   着部で、同ドラムの回転に伴つて切削された土砂と混練
   の上、注入材の吐出圧力によつて注入材を地上壁に押つ
   着け塗り込むシールド掘進工法。 ２ カッタドラムの外面に円周面とこれに続いて傾斜面
   あるいは段落面を設け、この傾斜面あるいは段落面とシ
   ールド本体内面との間に、粘性のある高濃度の注入材あ
   るいはその原料材の粉末を混練してその定量を高圧のも
   とに貯溜するリング状のドラム外チャンバを形成し、こ
   のドラム外チャンバには、ポンプで注入材を圧送する導
   入管を設け、また前記円筒面と地山との間に、ドラム外
   チャンバに圧入した注入材の混合塗着部を形成せしめ、
   この混合塗着部とドラム外チャンバとは押出通路をもつ
   て連通せしめたシールド掘進機。 ３ シールド本体の前面に圧出したカッタドラムの後面
   側にスライド本体を設け、同本体にはこれを後退させる
   カッタスライド油圧ジャッキを設け、カッタドラムの外
   面には円筒面とこれに続いて傾斜面あるいは段落面とを
   設けて、この傾斜面あるいは段落面とシールド本体内面
   との間に、粘性のある高濃度の注入材あるいはその原料
   材の粉末を混練してその定量を高圧のもとに貯溜するリ
   ング状のドラム外チャンバを形成し、また円筒面には混
   合羽根を取付けて円筒面と地山との間に注入材の混合塗
   着部を形成せしめ、かつこの混合塗着部とドラム外チャ
   ンバとは押出通路をもつて連通せしめたシールド掘進機
   。