JPS61122396A - シールド推進機 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はシールド推進工法およびその工法に用いられる
シールド推進機に関する。

（従来の技術） 従来、比較的小口径の横坑構築用のシールド推進機、す
なわち回転カッター型のメカニカル推進機は、第５図に
示すように、その前面切羽部分に隔壁３゛を設けてその
前面部を切羽室４°とし、かつこの切羽室４′内には回
転自在なカッター−５−゛を設けると共に、切羽室４内
の土砂を排出すべく隔壁４゛の下部にスクリューコンベ
ヤＵ゛を接続して構成していた。

そして、このシールド推進機を用い、カッターで切削し
た土砂を切羽室４°とスクリューコンベヤ旦゛内に充満
し、かつこの状態を維持して元押しジヤツキ２８′の推
力により切羽室４゛内の土砂に土圧を発生させ、この土
圧で切羽が崩壊しようとする土圧および地下水圧に対抗
させて、切羽を抑え推進機の掘進と排土のバランスを図
りながら掘進する工法を採っていた。

しかして、切羽室４′内の土砂の排土方法としては、例
えば、スクリューコンベヤ且゛の排土口１３８′から出
てきた掘削土砂をベルトコンベヤＡで受けてズリ鋼車Ｂ
に積載し、ズリ鋼車已に満載となったところで掘進をス
トップさせ、ズリ鋼車Ｂを立坑、Ｐ−まで運んで行き土
砂を捨てるようにしており、これを順次繰り返すことに
よって横坑を構築していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、従来では回転カッター、５−゛は隔Ｗ３′の
後部に取付けられたカッター駆動モーターＭ゛によりセ
ンターシャフトを回転させ、カッタースポーク１５を駆
動させる、いわゆるセンターシャフト駆動方式を採用し
ている。

この方式では小口径推進になるほどカッター駆動モータ
ーＭ゛、あるいはカッター駆動伝達部が４　　　　　　
　機内スペースの大部分を占有してしまい取付は可能と
なるスクリューコンベヤ旦゛の径は限られてくる。

したがって、推進施工時のスクリューコンベヤＵ′から
排出可能とたる礫の大きざに限界があるため、掘進路線
に存在する礫径の大きさによっては布設管径が大きくな
らざるを得ない事にもなる。

また、小口径推進の場合、掘進土砂の坑外への搬出には
、礫のない軟弱シルト層や砂質土ではポンプによる土砂
圧送方法を用いる場合もある。この場合は、ポンプの圧
送の能力により適応土質が限られてしまう。このため、
例えば礫Ｉｌ掘削などの場合は、第５図に示す如く、ズ
リ鋼車Ｂなどを用いて掘削土砂を坑外へ搬出していた。

しかし、積載容量に限りがあるため、ズリ鋼車Ｂが満載
となったら掘進をストップせざるを得ず、ヒユーム管１
８″の１本分の掘削土砂を連続して搬出できず、掘削時
間のロスが大きいという種々の欠点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記の点に鑑み提案されたもので、その目的と
するところは、推進機内のスペースを有効に使用でき小
口径推進における礫１１１１ｆｉ削においても大型の礫
を排出可能とし、かつ土砂圧送ポンプやズリ鋼車などの
設備を不要とし、速やかに掘削土を立坑側まで搬送し得
るシールド推進工法およびそのシールド推進機を提供す
ることにある。

すなわち、本発明は上記目的を達成するために、隔壁に
よってシールド筒前方に区画形成された切羽室前部に回
転カッターが設けられ、かつ前記隔壁の略中央部には前
記切羽室と連通し、推進に伴なって順次継ぎ足し可能な
スクリューコンベヤが設けられ、このスクリューコンベ
ヤおよび前記回転カッターは立坑内側に設けられた駆動
手段にて駆動されて成るシールド推進機によって継ぎ足
し可能な前記スクリューコンベヤの略単−長さ分だけ前
記シールド推進機が推進したら新たにスクリューコンベ
ヤを継ぎ足しながら更に推進させていくように構成した
点に特徴を有している。

（発明の構成） 以下、図面に沿って本発明を説明する。

第１図（イ）、（ロ）ないし第３図は本発明の第１実施
例を示すもので、これらの図中ユは立坑π側から発進さ
れたシールド推進機本体で、このシールド推進機上を構
成する円筒状のシールドｖ！！Ｉ２の前方部内には隔壁
３が設けられ、この隔壁３によって内部は切羽室４側と
立腹上に通ずる坑内側とに区画形成されている。また、
ｉはシールド筒２前端部内に設けられた回転カッターで
あ・す、この回転カッター１は、回転可能で、かつシー
ルド筒２の略中央部においてその略軸方向に延びる回転
軸６と、この回転軸６の前端に設けられたフィッシュテ
ールピット７と、このフィッシュテールピット７のやや
後方に設けられ、かつ基端が回転軸６に固設され、先端
部が放射状に延びると共に、前部に多数のビット８が設
けられたカッタースポーク９と、このカッタースポーク
９の後部に後方に向かって設けられた練混ぜ貴・１０・
とを備え、かつ前記回転軸６はシールド筒２の前′部に
設けられた回転軸支持フレーム１イによって回転可能に
支持されている。また、回転軸６の中央部には管状の作
泥土材注入管６ａが形成され、かつその先端は作泥土材
噴射孔６１）として回転軸６先端に一口している。

なお、１２は回転軸支持フレーム１１の後方に位置し、
かつ切羽室４内に設けられた作泥土材と掘削土とを更に
練り混ぜるための練り混ぜ翼で回転軸６の頂部または後
述する第１の回転軸１５の前部に放射状に設けられてい
る。

しかして、隔壁３の中央部には排土装置として機能する
第１のスクリューコンベヤＵの前端が接続されている。

第１のスクリューコンベヤＵは端部に連結用のフランジ
ｆが形成され、かつ所定の長さを有する筒体１４と、こ
の筒体１４内において回転可能に第１の回転軸１５上に
設けられた切欠きスクリュー羽根１６とを備え、この第
１の回転軸１５は前記回転カッターｉの回転軸６と適宜
の連結手段を介して接続されている。また、第１のスク
リューコンベヤ且の浸没には第２ないし第ｎのスクリュ
ーコンベヤ１３Ａ〜１３Ｎが接続可能となっており、こ
れらは第１のスクリューコンベヤＵと同じく端部　　　
　　部に連結用のフランジｆが形成され、かつ所定の長
さを有する筒体１４Ａ、・・・・１４Ｎを有している。

なお、これらの筒体１４Ａ〜１４Ｎ内の回転軸上のスク
リュー羽根は通常のスクリュー羽根１７にて構成され、
かつ各筒体１４Ａ〜１４Ｎはフランジｆを介し推進に伴
ない順次連結されていくと共に、第１のスクリューコン
ベヤ１３の回転軸１５と、それに続く各回転軸相互も連
結されていくもので、このようにして排土装置は推進に
伴なって適長延長可能に構成されている。また、シール
ド筒２の後方に設けられる円筒状のヒユーム管１８も順
次延長されていく。なお、第２ないし第Ｎのスクリュー
コンベヤ１３Ａ、〜トリーはそれぞれ適当な単位長さに
ユニット化されて構成されている。

また、前記第１のスクリューコンベヤ旦と第２のスクリ
ューコンベヤＹμとの接続部には土圧調整装置且が設け
られている。すなわち、詳しくは第１図（ロ）に示すよ
うに、第２のスクリューコンベヤＵへの前方下部には筒
体１４Ａ内と連通可能な土圧調整室２０が仕切り部材２
１によって区画形成され、この上圧調整室２０の掘削土
入口部２０ａは第１のスクリューコンベヤＵの後方下部
に据え付けられた油圧式の土圧調整用ゲートジャ・ツキ
２２により駆動されるゲート２３を介し開閉可能に構成
されている。

この場合、土圧調整用ゲートジヤツキ２２を設ける位置
は図示の実施例に限定されるものではないことは云うま
でもない。また、特に図示していないが土圧調整室２０
内に溜まった掘削土や大礫などを外部に排出する開閉可
能な排土口を仕切り部材２１の底部などの適位置に設け
ると好ましい。

次に立坑−Ｐ−側について説明する。

立坑、Ｐ−の壁部２４側に設けられた支圧壁２５および
その前面に設けやれたジヤツキ台２６とストラ゛どト２
１との間に設けられた元押し構成の推進ジヤツキ２８の
推進力は押輪２９、ヒユーム管１８、ブツシャ−リング
３０を介しシールド推進機本体上に伝達され、シールド
推進機本体上はシールド筒２に設けられた方向修正用ジ
ヤツキ３１を適宜駆動しつつ到達側立坑（図示せず）に
向かって推進される。

なお、３２は回転カッター５および第１〜第Ｎのスクリ
ューコンベヤ４３〜４３Ｎ駆動用のモータで立坑２内に
設けられたストラット２７内に設けられており、減速歯
車を介しその回転力は第１図（イ）図示の状態において
は最終段のスクリューコンベヤ１４Ｎの回転軸に伝達さ
れる。また、この駆動用モータ３２は車輪３３を介し立
坑皿内を移動可能な車台３４上に設けられている。この
車台３４は立ＫＰの底部に設けられたＨ鋼３５上の架台
３６に沿って推進ジヤツキ２８を駆動力として前債動す
るものである。

また、３７は発進側の立坑−Ｐ、の壁部３９の坑口に設
けられた坑口壁、３８はその内周部分に設けられたシー
ル部材である。また、第１のスクリューコンベヤ且ない
し第Ｎのスクリューコンベヤ１３Ｎの各回転軸には必要
に応じその内部に管状の作泥土材注入管（図示せず）が
設けられ、作泥土材注入管の後端部は何れかの回転軸に
設けられ、かつ作泥土材注入手段と接続されたスイベル
ジヨイント（図示せず）を介し必要に応じ作泥土材が内
部の作泥土材注入管に注入されるものである。

次に本発明の詳細な説明する。

シールド推進機本体上は立坑賃からその推進機発進側の
壁部３９に形成した坑口を介し推進ジヤツキ２８の推力
により到達側立坑に向かって発進される。なお、発進時
においてシールド発進機本体１の排土ＶＡ置は通常第１
のスクリューコンベヤ旦のみが設けられている。

モータ３２を駆動することにより、第１の回転軸１５、
回転軸６を介し回転カッター１が回転し地山Ｓを掘削す
る。この際、地山Ｓが砂や砂Ｗａ＠の場合、フィッシュ
テールビット７とカッタースポーク９上のビット８で切
削した土砂に対し作泥土材噴射孔６ｂよりベントナイト
および粘土等の作泥土材を注入し、かつ回転カッター５
１部に設けた練混ぜ翼１０と切羽室４内に設けた練混ぜ
翼１２とで強力に掘削土を１混ぜることにより、掘削土
砂を塑性流動性と不透水性を持つ泥土の如き土に変換し
、これを切羽室４と第１のスクリューコンベヤｎ内に充
満する。掘削土が軟弱な粘性土などで練り混ぜるだけで
塑性流動化する土質の場合には作泥土材の注入は必らず
しも必要でない。

脂　　　　　　　　そして、この状態を維持して元押し
ジヤツキすなわち推進ジヤツキ２８の推力により、切羽
室４内の土に土庄を発生させ、この上圧で切羽が崩壊し
ようとする土庄および地下水圧に対抗させて、切羽を抑
え推進機の掘進と排土のバランスを図りながら、さらに
回転カッター−５−を介し掘進していく。

なお、土圧は隔壁３に設けた土圧計４０によって知るこ
とがでいる。

しかして、本発明の機械式推進工法は、スクリューコン
ベヤ駆動と回転カッター駆動とが同一回転軸で駆動され
るのでスクリューコンベヤ］の回転数が大となると、回
転カッター−５−の回転数も大となり、一方、スクリュ
ーコンベヤ遷の回転数が小となると、回転カッターｉの
回転数も小となる。

そして、ある距離、例えば第２のスクリューコンベヤ９
人の略単位長ざまで分の推進が行われたら、モータ３２
と第１のスクリューコンベヤＵとを分離すると共に、推
進ジヤツキ２８を縮めて車台３４を後方に位置せしめ、
その間にスクリューコンベヤＥμ、を継ぎ足し、かつヒ
ユーム管１８を継ぎ足し、以後上記動作を繰り返して掘
進を行っていく。

このように、本発明ではスクリューコンベヤを順次継ぎ
足しながら掘進して行くので、施工延長が長くなるとそ
れだけスクリューコンベヤも長くなるので、土圧調整が
スクリューコンベヤの回転数で補えない場合もある。そ
の場合、土圧調整用ゲートジヤツキ２２により、ゲート
２３を開閉して土圧調整！２０内に土を導入して土圧を
調整する。すなわち、ゲート２３を屑じると土圧を高い
状態にすることができ、土庄が高過ぎる場合にはゲート
２３を開ければ良い。また、一度ゲート２３を開は土圧
調整ｖ２０内に充満した土はゲート２３を閉じ、かっ土
圧調整至２０の底部などに設けられる排土口を開き除去
するなどすれば良い。なお、土圧調整至２゜より後方の
スクリューコンベヤで排出できない大礫は、土圧調整至
に設けた排土口より、同様に、排出除去する事もできる
。

また、土は適宜連結されるスクリューコンベヤからなる
排土装置によって立坑賃まで運ばれ、立坑且内に位置す
るスクリューコンベヤの排土口（図示せず）から外部に
除去される。

第４図は本発明の第２実施例を示すもので、この実施例
では第１のスクリューコンベヤ１３内のスクリュー羽根
１６がスクーク型のスクリュー羽根１６Ａにて構成し掘
削土と作泥土材との練混ぜ効果を高めている点に特徴を
有している。他の構成、作用は前述の実施例と同様であ
る。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、隔壁によってシールド筒
前方に区画形成された切羽室前部に回転カッターが設け
られ、かつ前記隔壁の略中央部には前記切羽室と連通し
、推進に伴なって順次継ぎ足し可能なスクリューコンベ
ヤが設けられ、このスクリューコンベヤおよび前記回転
カッターは立坑内側に設けられた駆動手段にて駆動され
て成るシールド推進機によって継ぎ足し可能な前記スク
リューコンベヤの略単−長さ分だけ前記シールド推進機
が推進したら新たにスクリューコンベヤを継ぎ足しなが
ら更に推進させていくようにし、スクリューコンベヤ駆
動モーターと回転カッター駆動モーターとを共用しスク
リューコンベヤの８１８部に駆動モーターを設け、カッ
ター駆動モーターを推進機内に直接装備しない構成とし
たから、推進機内のスペースを有効に使用でき、従来よ
り大きなスクリューコンベヤが取り付は可能であるため
、小口径推進における礫ｌ！掘削においても従来より大
径の礫が排出可能となる利点がある。

また、掘削土をスクリューコンベヤで立坑まで運んで行
くように構成したため、土砂圧送ポンプやズリ鋼車など
の設備は必要としない。したがって、取付スクリューコ
ンベヤ通過不可能の礫が存在する土質を除いたあらゆる
土質に適応できる利点がある。さらに、スクリューコン
ベヤ長をヒユーム管長と等しくすれば、ヒユーム管１本
分の掘削をするのに掘削土砂を連続搬出できる。したが
って、掘削時間のロスもなく、また坑内も汚さずに掘削
でき経済的である利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）、（ロ）ないし第３図は本発明の一実施例
で、第１図（イ）は本発明のシールド推進機を５　　　
　　用いである長さの横坑が築造されていく状態を示す
説明図、（ロ）図は同上の部分断面図、第２図は第１図
（イ）中Ａ−Ａ線断面図、第３図は同じくＢ−Ｂ線断面
図、第４図は本発明の他の実施例、第５図は従来例であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）立坑内に位置する駆動手段により回転可能な回転
   カッターを介し地山を掘削し、かつこの場合、前記回転
   カッターを有するシールド推進機本体に設けられた隔壁
   の略中央部に連結され、切羽室と連通すると共に、前記
   駆動手段により駆動され、順次継ぎ足し可能なスクリュ
   ーコンベヤの略長さ分だけ前記シールド推進機本体が推
   進したら新たにスクリューコンベヤを継ぎ足しながら更
   に推進させていくことを特徴としたシールド推進工法。
2. （２）隔壁によつてシールド筒前方に区画形成された切
   羽室前部に回転カッターが設けられ、かつ前記隔壁の略
   中央部には前記切羽室と連通し、推進に伴なつて順次継
   ぎ足し可能なスクリューコンベヤが設けられ、このスク
   リューコンベヤおよび前記回転カッターは立坑内側に設
   けられた駆動手段にて駆動されて成るシールド推進機。