JPS61106900A - シ−ルド式トンネル掘削機における制御方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はシールド式トンネル掘削機の制御方法に係るも
のである。

（従来の技術）及び（発明が解決しようとする問題点）
第６図は２段のスクリュウコンばヤを具えた密閉土圧式
（加泥式を含む）シールド式トンネル掘削機を示し、（
１）はシールｒ本体、（２１はシールドジヤツキ、（３
）はセグメント、＋４１はテールパツキン、（５）はシ
ールド本体内前部にチャンバを画成する隔壁、（６）は
カッタの回転駆動源、（７）は同駆動源の駆動軸に固着
された小歯車、（８）は同駆動源の取付板、（９）は前
記小歯車に噛合するカッタαＱの大歯車、（１１１は同
カッタの軸受装置でおる。

α２はチャ７７５部に先端が連通ずる第１段のスクリュ
ウコンベヤ外筒、賭はスクリュウ回転駆動源、α滲はス
クリュク羽根付き軸、霞は排出ゲート、αｅはチャンバ
部の土圧計測用土圧計である。αηは第２段のスクリュ
ウコンベヤの外筒、α場は同スクリュウコンＲヤの羽根
付き軸、（１１は前記両スクリュウコンベヤの接続室で
、■は同接続具内の土圧計測用土圧計、３υは蓋である
。

而して前記２段のスクリュウコンベヤを具えたシールド
式トンネル掘削機におけるスクリュウコンベヤの制御に
際しては、前記土圧計ａｅによってチャンバ部内土圧が
一定になるように、第１段のスクリュウコンベヤの回転
を制御し、接続室−の土圧計−で第２段のスクリュウコ
ンベヤの回転を制御する方式を採っているが、急激なチ
ャｙ）々圧５、呵　　　　　の上昇時に１第１段のスク
リュウコンベヤの回転が早くなシ、第２段のスクリュウ
コンベヤの対応が遅れ、接続室での容量が不足し、土圧
制御方式に不都合を生じた。

（問題点を解決するための手段） 亨発明はこのような問題点を解決するために提案された
ものであって、シールド本体内前方に画成されたチャン
バに先端が連通ずる第１段のスクリュウコンベヤの後端
排土口と、同第１段のスクリュウコンベヤの後方に配設
された第２段のスクリュウコンベヤの先端部とを接続室
で接続してなるシールド式トンネル掘削機において。

１）チャンバ内の土圧力が一定になるように第２段のス
クリュウコンベヤの回転数を制御し、接続室の土圧力が
一定になるように第１段のスクリュウコンベヤの回転数
を制御する方法、２）チャンバ内の土圧が一定になるよ
うに第１段のスクリュウコンベヤの回転数を制御し、接
続室の土圧が一定になるように第２段のスクリュウコン
ベヤの回転数を制御する方法、 ３）チャンバ内の土圧力が一定になるように第２段のス
クリュウコンベヤの回転数を制御し、第１段のスクリュ
ウコンベヤは第２段のスクリュウコンベヤと同回転か、
または同第２段のスクリュウコンベヤの回転数と比例し
た回転とする制御方法。

以上１）、２）、３）の制御方法のうち土質の変化等、
施工条件に対応する方法を選択することを特徴とするシ
ールド式トンネル掘削機の制御方法に係るものである。

（作用）及び（発明の効果） 本発明においては前記したように、シールド本体内前部
のチャンバに先端が連通ずる第１段のスクリュウコンば
ヤと、その後方に配設された第２段のスクリュウコンば
ヤと、第１段のスクリュウコンベヤの後端排土口と第２
段のスクリュウコンベヤの先端部を接続する接続室とよ
シなるシールド式トンネル掘削機において、 １）チャンバ内の土圧力が一定になるように第２段のス
クリュウコンばヤの回転数を制御し、接続室の土圧力が
一定になるように第１段のスクリュウコンベヤの回転数
を制御する方法、２）チャンバ内の土圧が一定になるよ
うに第１段のスクリュウコンベヤの回転数を制御し、接
続室の土圧が一定になるように第２段のスクリュウコン
ベヤの回転数を制御する方法、 ３）チャンバ内の土圧力が一定になるように第２段のス
クリュウコンベヤの回転数を制御し、第１段のスクリュ
ウコンベヤは第２段のスクリュウコンベヤと同回転逅、
または同第２段のスクリュウコンベヤの回転数と比例し
た回転とする制御方法、 以上１）、２）、３）の制御方法を適宜施工条件に対応
して選択して制御するようにしたものである。

而して前記第１の制御方法ではチャンバ内土圧が低下し
た場合、前記接続室の土圧を先ず高めてからチャンバ内
土圧を復帰させることができるので、高水圧下で滞水砂
礫層を掘進する際、排土口からの硼の噴発を防止でき、
またチャンバ内生圧が上昇した場合には逆に接続室の土
圧を低下させ、しかるのちチャンバ内の土圧を低下させ
ることができるという利点がある。

また前記第２の制御方法では、チャンバ内土圧と接続室
の土圧とを並行して第１、第２段の両スクリュウコンベ
ヤで制御するため制御方法が簡単な利点がある。

更に第３の制御方法では、第１段のスクリュウコンベヤ
はチャンバ内の土砂ｆ：フイードするだけで、第２段の
スクリュウコンベヤの回転で制御し、接続室の土圧力に
直接関係なく第２段のスクリュウコンベヤの回転数と同
じかまたは比例させて第１段のスクリュウコンベヤを制
御するので、第１段、第２段両スクリュウコンベヤの回
転数はバイアス比例設定器によυ任意に調節可能で、接
続室の土圧力は直接関係がないものの、前記比例設定器
の調節でほぼ一定にでき、透水係数の大きい砂礫層等に
おいても、前記各スクリュウコンばヤにの制御が容易に
行なわれる。

このように本発明によれば前記各制御方法の各特徴を活
かして、土質の変化等の如き施工条件の：１４　　　　
　　変化に対応して適正な方法を選択し、シールド式ト
ンネル掘削機の適正な制御が行なわれるものである。

（実施例） 以下本発明を図示の実施例について説明する。

第１図及び第２図において、６υはジ−ルビ本体、（至
）はシールドジヤツキ、（ト）はセグメント、（ロ）は
テールノツキン、（至）はシールド９本体前方に密閉さ
れたチャンバを画成する隔壁、（至）はカッタの回転駆
動源で、１個または複数個駆動源取付板ａηに取付けら
れ、その駆動軸に固着された小歯車（至）がカッタ０９
に固定されている大歯車θ１と噛合している。

図中（４０α）はカッタの軸受装置である。

（４υは第１段のスクリュウコンベヤで、その外筒（４
りの先端部がチャンバに連通している。（４３はスクリ
ュウ羽根（財）に回転を与える可変速回転駆動源である
。なお第１段のスクリュコンベヤＣＤはチャンバ内の土
砂を取込み、次の第２のスクリュウコンベヤに送シ込む
だけのものであって、ここで正水性を向上させるもので
はないため、スクリュウ羽根の枚数も普通は１０枚以上
必要とされるが、数枚の軸付羽根、または正水性のない
リボンスクリュウでもよく、第１段のスクリュウコンば
ヤ（４１）の長さを極端に短かく、シールド９本体ＯＩ
）内に十分に納まるようにする。

（４っけ前記第１段のスクリュウコンベヤＧ１１）と軸
線を＊酷して配設された第２段のスクリュウコンベヤで
、その先端と第１段のスクリュウコンばヤｑυの後端排
土口との間に、後横方向を含む上方に指向して延びる接
続室（４ｅを接続する。

而して同接続室（４６）は極端な断面変化、方向変化を
させずに、途中で土砂がひっかかって固結化が促進され
ないようＫなだらかな形状をしていて、接続室（４Ｅ９
の後方に第２段のスクリュウコンベヤ（ハ）の外筒（４
７）が接続されている。なお前記接続室（４ｆ１９は従
来のシールド式トンネル掘削機の接続室と同様に構成さ
れてもよい。

第２段のスクリュウコンベヤ四のスクリュウ羽根付軸（
４Ｂは、接続室（イ）に連通して後方の排土口ゲート０
ωまで土砂を充満させて搬送できるよう釦なっている。

５〔はスクリュウ羽根は軸（ハ）の可変速回転駆動源で
ある。

また図中ｃｉｌ）はチャンバ内の土圧を計測する土圧計
、６りは接続室に）内の土圧力を測定する土圧計である
。

前記第１段スクリュウコンベヤ（４１）と第２段スクリ
ュウコンベヤ（ハ）との回転数の制御は下記の３方法の
何れか１つを施工条件に合わせて選択できるようにして
おる。

１）チャンバ内の土圧力が一定になるように第２段のス
クリュウコンベヤ卿の回転数で制御し、接続室−の土圧
力が一定値になるように第１段のスクリュウコンベヤの
回転数を制御する。

２）チャンバ内の土圧力が一定になるように、第１段の
スクリュウコンベヤ（４１）の回転数で制御し、接続室
＋４０の土圧力が一定値になるように第２段のスクリュ
ウコンベヤ（４四の回転数を制御する。

３）第１段のスクリュウコンベヤ（４カはチャンバ内・
の土砂をフィート０させるだけのものであって、チャン
バ内の土圧力が一定になるように第２段のスクリュウコ
ンにヤ（４″５の回転で制御し、接続室（４Ｇの土圧力
に関係なく第２段のスクリュウコンベヤ（ハ）の回転数
変化と同じか比例させて、第１段のスクリュウコンベヤ
（ＡＩ）を制御する。

前記実施例は前記したように構成されているので、第１
段のスクリュウコンばヤＣυの回転によってチャンバ内
の土砂を取込み、接続室（僧に土砂をフィードシて充満
させ、同接続室顛に充満した土砂を第２段のスクリュウ
コンベヤ（４四の回転によって排土ロゲ−８０より排出
する。

この際に適用され、る前記各制御方法における第１段及
び第２段のスクリュウコンベヤ（４υ（ハ）の回転数制
御と土圧計５υ５４との関係は次のとおりである。

第１）の制御方法 チャンバ内土圧計６υと第２段のスクリュウコンベヤ（
４９回転数の制御、及び接続室０ｅの土圧計６４と第１
段のスクリュクコ／イヤ６９回転数の制御を行なう方法
。

チャンバ内測定土圧をＰ（２＋同設定許容範囲土圧をｐ
６ｒ接続室測定土圧をＰｚｔ同設定許容範囲土圧、（４
をＰ・とすると・ α）　　Ｐｇ＞Ｐ４ｔ　　Ｐｌ＞Ｐｇのときｐｏ＞ｐ、
によって第２段のスクリュウコンベヤ０９の回転駆動源
−の回転数が小となる。またｐ！＞ｐ、によって第１段
のスクリュウコンベヤ（４υの回転駆動源（４３の回転
数が犬となシ、−瞬チャンバ内Ｐ、が低下するが、第１
段のスクリュウコンベヤ（４１）が非常に短かいのであ
まシ問題がなく、直ちにｐｌ＜ｐ、とな９、回転駆動源
０３の回転数が小とな’）　−Ｐｇ　＝　Ｐｃ　＋　Ｆ
ｌ　＝　ＰＩに近ずく。

ｈ）　　Ｐｇ　＞　ＰＣ＋　ＰＨ＝　Ｐｌのとき、ｐ、
＞ｐ、ＶＣよって第２段のスクリュウコンベヤ（４鴎の
回転が小となるため排土量が低下する。

ｐ１＝ｐ、のため第１段のスクリュウコンベヤ（４υの
回転数は同じだが、第２段のスクリュウコンベヤ（４り
の回転数が小となるので接続室ＧＩＥ９の圧力が犬とな
９、Ｐ、が増大していくのでｐｌ＜ｐ、となシ、第１段
のスクリュウコンベヤ（４１）の回転数が低下し、チャ
ンバ内の土圧Ｐ、カ上昇する。

ｃ）　　ｐ、＞ｐ、ｐ、＜ｐ、のとき、ｐｏ＞ｐｃによ
って第２段のスクリュウコンベヤ（ハ）の回転数が小と
なシ、Ｐｌ　＜Ｆ、Ｆのため第１段のスクリュウコンベ
ヤ０υの回転数が小となシ、Ｐｏ　＝Ｐｃ　＋　ＰＩ　
＝ＰＪ　Ｋ近ずく。

ｄ）　　ＰＯ＝Ｐｃ　、Ｐｌ　＞Ｐｒの時ｐ１＞ｐ、の
ため第１段のスクリュウコンベヤ＠ηの回転数が犬とな
シー瞬ｐ、が下がるが第１段スクリュウコンベヤ０υが
短かいのであまシ問題なくＰｃがＰ。範囲内であればそ
のままｐｌ＝ｐ、に近すき、ｐ、　＞　ｐｃＫなればα
）の場合と同じＫなる。

’）　　ＰＯ＝　Ｐｇ　＋　Ｆｌ　＜Ｐｚのとき、ｐｌ
＜ｐ、のため第１段のスクリュウ；ンはヤ（４υの回転
数が小となシ、−瞬Ｐｃが増大するが、ＰｃがＰｏ範囲
内であればそのままｐ１＝ｐ、に近すき落ちつくが、ｐ
、＜ｐｃになれば第２段のスクリュウコンベヤ（４９の
回転数が大となシＰ。”ｐｃ＋　ｐｌ　＝ｐ、に近づく
。

ｆ）　　Ｐａ　＜　Ｐｃ　＋　Ｐｌ＞　Ｐｓのとき、ｐ
、＜ｐｃのために第２段のスクリュウコンベヤ（４つの
回転数が犬となシ、ｐｌ＞ｐ、のために第１段のスクリ
ュウコンベヤ（４Ｄが早く回転する、即ち第２段のスク
リュウコンベヤ（４９の回転が早くなるためにＰ、かさ
らに下がり、ｐ、＞ｐ、のためにさらに第１段のスクリ
ュウコンベヤＱυが早く回転してｐｃが早く下がり、Ｐ
ｏ　＝Ｐｃの状態になって後はｄ）の場合と同じになる
。

り　　Ｐｇ　＜Ｐｃｐ　Ｐｉ±Ｐ、のとき、ｐ、＜ｐｃ
　のために第２段のスクリュウコン（ヤ（４９０回転数
が大となシ、Ｐ５の値を小にし、ｐｇ　＜　Ｆｌにして
第１段のスクリュウコンベヤ（４υの回転数を大とする
ことによ’）、ｐ、＝ｐｃに近すけ、その後はｄ）の場
合と同じになる。

Ａ）　　ｐ、　＜ｐｃ、　ｐ□＜ｐ、の時、ｐ、＜ｐｃ
のために第２段のスクリュウコンベヤ（４９の回転数が
犬となシ、ｐｌ＜ｐ、のために第１段のスクリュウコン
ベヤ（４υが遅くなるので、まず接続室−の圧力、即ち
Ｐ、が下がシ、ｐｏ＜Ｐｃ＋　ｐｌ　＞ｐ。

となりｆ）項の状態になシ、その後はＤ項と同じになる
。

つまシ第１）の方法では、チャンバ内土圧が低下した場
合、接続室（４６）の土圧をまず高めてからチャンバく
内土圧を復帰させることができるので、高水圧下で滞水
砂礫層等の掘進で、排土口からの硼の噴発を防止できる
。

またチャンバ内土圧が高まった場合には逆に接続室（４
ｅの土圧を低下させ、その後チャンバ内土圧を下げるこ
とができる。なお第３図は前記第１）の制御方法のブロ
ック図である。

第２）の制御方法 チャンバ内の土圧力が一定になるように第２両スクリュ
ウコンベヤ（４υの回転数で制御し、接続室（４６１の
土圧力が一定になるよう第２段のスクリュウコンベヤ（
４９の回転数を制御する方法。

α）　　ｐｏ＞ｐｃ、　ｐｉ＞ｐ、のときｐｏ＞ｐｃの
ため第１段のスクリュウコンベヤ０υの回転数が小とな
シ、ｐ、＝ｐｃに近すけ、かつｐｌ＞ｐ、のため第２の
スクリュウコンベヤ（４つの回転数を小とし、ｐｌ＝ｐ
、に近ずける。

ｂ）　　Ｐ□　＞　Ｐ（２＋　ＰＨ＜ＦＪのとき、Ｐｇ
　＞　Ｐｃのためα）と同様、第１のスクリュウコ）１
．。

電　　　　　ンベヤ（４υの回転数が小となり、Ｐｏ”
Ｐｃに近ずけ、ｐｌ＜ｐｇのため第２のスクリュウコン
ベヤ（ハ）の回転数を大とし、ｐ１＝ｐ、に近ずける。

’）　　Ｐｇ　＞　ＰＣ＋　Ｐｌ　＝　Ｐｚのとき、Ｐ
ａ　＞　Ｐｃのためα）と同様第１段のスクリュウコン
ベヤ５Ｄの回転数が小となシ、ｐ、＝ｐｃに近ずけるｓ
　Ｆ１＝ＦＪのため第２段のスクリュウコンベヤ（ハ）
はそのままの回転となる。

’）　　Ｐｇ　＜ＰＣｒ　Ｆｌ　＞　ＦＪのとき、ｐ、
＜ｐｃのため第１段のスクリュウコンベヤ０υの回転数
が犬となシ、Ｐａ　＝Ｐｃ：に近ずけ、ｐｌ＞ｐ、のた
め第２段のスクリュウコンベヤ（４つの回転数が小とな
シ、Ｐ□＝ｐに近ずける。

ｓ）　　ｐ、　＜ｐｃ＋　ｐｌ＜ｐ、のとき、ｐ、　＜
　ｐｃのため第１段のスクリュウコンベヤ０ηの回転数
が犬となシ、ｐ、　”　ｐｃに近すけ、ｐ□＜Ｐ、のた
め第２段のスクリュウコンベヤ（４５の回転数が大とな
シ、ｐｏ　”　ｐ、に近ずける。

ｆ）　　ｐ、＜ｐｃｐｐ１＝ｐ、のとき、Ｐｏ　＜Ｐｃ
　のため第１段のスクリュウコンばヤ（４１）の回転数
のみ大となる。

！ｉ）　　Ｐｇ　＝　Ｐｃ　＋　Ｆｌ　＞　Ｐｇのとき
、第１段のスクリュウコンベヤ（４１）の回転数は同じ
で、Ｐｉ＞ＰＪＦのため第２段のスクリュウコン−？ヤ
（４５の回転数が大となり、ｐ１＝ｐ、に近ずく。

ん）　　　Ｐａ　＝Ｐｃ　　＋　　Ｐｌ　＜Ｐｇ第１段
のスクリュウコンベヤ（４１）は同じで、ｐｌ＜ｐ、の
ため第２段のスクリュウコンばヤ（ハ）の回転数が小と
なりｐ１＝ｐ、に近ずく。

’）　　Ｐｇ　＝　ＰＣｒ　Ｆｌ　＝　Ｐｇ第１スクリ
ュウ、第２スクリユウとも同じ状態を保つ。

前記第２）の方法では、チャンバ内土圧と接続室の土圧
を併行して、第１．第２両スクリュウコンベヤで制御す
るため、制御方法としては簡単であるが、第１スクリユ
ウコンはヤが短かいために正水性が期待できず、チャン
バ内の土圧力が小の場合で接続室が犬の時、（ｈ）など
の場合、第２段のスクリュウコンベヤＧ１９の回転数を
大とすると、さらにＰ。＞ｐｃになる可能性がある。

つまシ高水圧下で透水係数の大きな砂礫層等では第２段
のスクリュウコ／はヤけ９の制御がむずかしくなる欠点
がある。なお第４図は前記第２）の制御方法のフロー図
である。

第３）の制御方法 第１段のスクリュウコンベヤ（４υはチャンバ内の土砂
をフィート９させるだけでチャンバ内の土圧力が一定に
なるように第２段のスクリュウコンベヤに９の回転で制
御し、接続室−の土圧力に直接関係なく第２段のスクリ
ュウコンベヤ（ハ）の回転数変化と同じかまたは比例さ
せて、第１段のスクリュウコンベヤＱυを制御する。

第２）の制御方法の欠点に対処した方法で、第１段と第
２両スクリュウコンベヤ０υ（ハ）の回転数はバイアス
比例設定器により任意に調節可能で、接続室０Ｑの土圧
力は直接関係ないものの、その比例設定器の調節でほぼ
一定にできる。

なお第５図は前記第３）の制御方法の７０−図である。

このように本発明の方法によれば種々の土質に対応して
シールド式トンネル掘削機を適正に制御しうるものであ
る。

以上本発明を実施例について説明したが、本発明は勿論
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種種の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るシールド式トンネル掘削機の一実
施例を示す縦断側面図、第２図は第１図の矢視■−■図
、第３図乃至第５図は夫々本発明における各制御方法の
ブロック図、第６図は従来のシールド式トンネル揖削機
の縦断側面図、第７図は第６図の矢視■−■図である。 Ｇυ・・・シールド本体、（至）・・・隔壁、０υ・・
・第１０スクリユウコンはヤ、０９・・・第２のスクリ
ュウコンベヤ、（４Ｅ９・・・接続室、５Ｄ・・・土圧
計、６３・・・土圧計復代理人　弁理士　岡　本　重　
文 第１図 第５図 第６図 第７０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シールド本体内前方に画成されたチャンバに先端が連通
   する第１段のスクリュウコンベヤの後端排土口と、同第
   １段のスクリュウコンベヤの後方に配設された第２段の
   スクリュウコンベヤの先端部とを接続室で接続してなる
   シールド式トンネル掘削機において、 １）チャンバ内の土圧力が一定になるように第２段のス
   クリュウコンベヤの回転数を制御し、接続室の土圧力が
   一定になるように第１段のスクリュウコンベヤの回転数
   を制御する方法、 ２）チャンバ内の土圧が一定になるように第１段のスク
   リュウコンベヤの回転数を制御し、接続室の土圧が一定
   になるように第２段のスクリュウコンベヤの回転数を制
   御する方法、 ３）チャンバ内の土圧力が一定になるように第２段のス
   クリュウコンベヤの回転数を制御し、第１段のスクリュ
   ウコンベヤは第２段のスクリュウコンベヤと同回転か、
   または同第２段のスクリュウコンベヤの回転数と比例し
   た回転とする制御方法、 以上１）、２）、３）の制御方法のうち土質の変化等、
   施工条件に対応する方法を選択することを特徴とするシ
   ールド式トンネル掘削機の制御方法。