JPS61142296A - 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】 （技術分野） 本発明はシールド掘進機、さらに詳細には、シールド本
体に設けられた隔壁の前方域における砺に流動性を付与
するための手段を有するシールド掘進機に関する。

（従来技術） 切羽の安定を図りながらシールド本体を推進させかつシ
ールド本体の隔壁の前方域からシールド本体の後方へ砺
を排出するには、隔壁の前方域が礪で満たされかつ硼全
体が適当な流動性を帯びた状態になっていなければなら
ない。

このような掘削および排土形式を採るいわゆる土庄系の
シールド掘進機においては、従来、隔壁の前方域の礪に
波動性を付与すべく、該砺と前方域に供給された滑材と
を攪拌、混合するための複数の攪拌翼が設けられている
（特開昭５２−９７２３３号公報、５３−１１４２３８
号公報参照）。

前記攪拌翼は、シールド本体の最前部に回転可能に支承
されたカッターヘッドの後部すなわち背面に設けられて
いる。また、前記滑材の供給は、シールド本体の後方か
ら隔壁に向けて伸び、該隔壁の前部すなわちその前面に
開口するように取り付けられた滑材供給管を介して行な
われる。

前記攪拌翼は、゛カッターヘッドの回転とともに回転し
、前方域の砺を剪断することにより、砺の土粒子が相τ
に密に結合して土塊となることを防止し、また、前記滑
材は、攪拌翼により剪断される硼中に供給され、攪拌翼
の攪拌作用により砺と混合され、硼の土粒子を取り巻い
て該土粒子相互間の摩擦力を軽減する作用をなす、滑材
としては、液状または粉状のベントナイト、カルボキシ
メチルセルロース（ＣＭＣ）（同上公報参照）、粘土粉
末、粘土溶液、気泡モルタル、セメントミルク、水（特
開昭５４−１４４７４１号公報参照）、気泡（特開昭５
５−４５９３６号公報）がある。

ところで、前記前方域に充満された硼は切羽の土圧に対
抗し得るように前方域内で圧密状態におかれる。この圧
密状態は、前記したように、カッターヘッドとともに回
転する攪拌翼の剪断作用により解消されるはずであるが
、実際には、攪拌翼とともに砺が共回りをして比較的固
い土塊となり、前記滑材の砺との混合および礎の前方域
からの排出が実質的に不能になるという問題がある。

この問題は粘性の高い粘土層やシルト層だけでなく、低
粘性の砂質層の地盤の掘削においても生じる。

（発明の目的） したがって、本発明は、掘削により隔壁の前方域に充満
された砺の土塊化を確実に防止することを目的とする。

（発明の構成） 本発明に係るシールド掘進機は、シールド本体と、該シ
ールド本体の最前部に回転可能に支持されたカッターヘ
ッドと、該カッターヘッドの後部に設けられた複数の攪
拌部材と、前記カッターヘッドの後方において前記シー
ルド本体に設けられた隔壁と、該隔壁の前方から前記シ
ールド本体の後方へ砺を排出するための手段とを備え、
前記隔壁に、前記攪拌部材と接触しないように少なくと
も一つの攪拌補助部材を設けたことを特徴とする。

（発明の作用および効果） 本発明によれば、隔壁に支持された攪拌補助部材は、カ
ッターヘッドとともに運動する攪拌部材に対し、静１ト
状態が維持される固定翼として機能し、攪拌補助部材は
、隔壁の前方域に満たされ前記攪拌部材とともに回転し
ようとする硼に剪断作用を及ぼす、攪拌補助部材の剪断
作用により、砺はその土粒子が相互に結合して土塊化す
ることが防１トされ、また、剪断された砺をさらに剪断
してより細分化することができる。このことは、また、
前記前方域に滑材を注入したときの該滑材と砺との１昆
合を良好にする。

（実施例） 本発明が特徴とするところは、図示の実施例についての
以下の説明により、さらに明らかとなろう。

本発明に係るシールド掘進機ｌＯは、第１図および２図
に示すセンターシャフト型のものと第３図に示すような
ドラムシャフト型のものとを含む。

第１図および２図に示されているセンターシャフト型の
シールド掘進＃！１０は、シールド本体１２の最前部に
カッタービット１４を有するカッターヘッド１６が回転
可能に支持され、シールド本体の後方の駆動源（図示せ
ず）に連結された回転軸１８を介してカッターヘッド１
６が回転する。

カー、ターヘッド１６の後部、すなわちカッタービット
１４が設けられている側の反対側にカッターヘッド１６
の回転に伴って回転する撹拌部材である撹拌翼２０が複
数配置されている。各撹拌翼２０は、後記隔ｕ２２に向
けてシールド本体１２の軸線と平行に伸長している。

また、カッターヘッド１６の後方においてシールド本体
１２を横切って隔壁２２が設けられ、隔壁２２の前方に
は砺を貯留する前方域２４が形成されている。シールド
本体１２の推進により地山を掘削して生ずる砺はカッタ
ーヘッド１６に設けられたカッタースリット（図示せず
）を経て前方域２４内に蓄えられる。

隔壁２２の下方には、前方域２４から隔壁２２を経てシ
ールド本体２２の後方へ伸びるスクリューコンベア（図
示せず）のような搬送手段から成る排出手段２６が配置
され、砺はこの排出手段２６によりシールド本体１２の
後方へ排出される。

隔壁２２には、基端部が隔壁２２に支持され。

先端部３０が前方域２４に伸び自由端に終る少なくとも
１つの攪拌補助部材２８が撹拌翼２０と接触しないよう
に配置されている。図示の例では四つの攪拌補助部材２
８が相互に９０９の間隔で隔壁２２の上下、左右に溶接
されている。また、シールド本体１２の軸線と平行に伸
びる各攪拌翼２０および各攪拌補助部材２８は、相互に
、前方域２４内で部分的に重複している。すなわち、図
示の例では、シールド本体１２の軸線方向において、各
攪拌補助部材２８の先端部３ｏが各攪拌翼２０の中央部
とカッターヘッド１６との間に位置し、また、各攪拌翼
２０の先端が各攪拌補助部材２８の中央部と隔壁２２と
の間に位置している。

攪拌補助部材２８の断面形状はどのような形状であって
もよいが、攪拌補助部材２８はカッターヘッド１６と共
に回転する撹拌翼２０に対して、静止して、撹拌混合さ
れる硼の邪魔板としての機能を有することから、前記機
能を増大させるような形状とすることが好ましい。

攪拌補助部材２８は撹拌翼２０により前方域２４内で撹
拌される硼の圧力を受ける。すなわち、前記硼は、攪拌
翼２０に対して固定翼として機能する攪拌補助部材２８
により剪断作用を受ける。したがって、前方域２４内に
満たされかつ切羽の土圧に対抗すべく前方域２４内で圧
縮力を受ける礪は、その土粒子が相互に結合して土塊化
することが阻止され、攪拌翼２ｏと共回りをすることな
く細分される。砺が細分される結果、硼と後記滑材との
混合度合が良好となり、前方域における砺の適度な流動
性を確保することができる。攪拌補助部材２８は、その
剪断作用ができる限り前方域２４の広い範囲に及ぶよう
に、前方域２４の中央近傍まで伸長し、また、複数配置
されていることが望ましい。

なお、砺の圧力を受ける攪拌補助部材２８にはその軸線
方向に弾性変形が生じるが、この弾性変形の度合を測定
するために、攪拌補助部材２８には歪計３２が取り付け
られている。

第４図および５図に詳細に示されているように、攪拌補
助部材２８は例えば５Ｓ４１のような構造用鋼板を溶接
して箱状に形成することができる。このようにして形成
された攪拌補助部材２８の空洞部３４内の壁面３６には
抵抗線歪計のような歪計３２が攪拌補助部材２８の軸線
方向に向けて配置されている。

また、図示の例では攪拌補助部材２８の先端部３０の空
洞部３４と連通する孔３８が穿たれ、シールド本体１２
の後方から隔壁２２を経て伸びる、ベントナイト、粘土
、水のような滑材の導入Ｖ４ｏが空洞部３４を通って孔
３８と密着して嵌合されている。前記滑材は硼賀、砺の
含水量等に応じて、孔３８および導入管４０を介して隔
壁２２の前方域２４内に注入される。

第６図に示すように、歪計３２は、第４図および５図に
示したと同様の構造の攪拌補助部材２８内に配置された
導入管４０の表面に取り付けることができる。この場合
、歪計３２には攪拌補助部材２８の弾性変形が導入管４
０に伝達されて導入管４０に弾性変形が生じ、このとき
の導入管４゜の歪が表示される。

攪拌補助部材２８の構造および歪計３２の攪拌補助部材
２８への取り付けは蛯した他に、図示しないが次のよう
にしても同様の効果が得られる。

第１に、攪拌補助部材を鋼棒のような中実の部材とし、
該部材の表面に歪計を該部材の軸線方向に向けて取り付
け、歪計が砺により破壊されずかつ前記部材の歪を正確
に測定し得るように適宜の材料を用いて歪計を被覆する
。

第２に、攪拌補助部材を内部に密閉空間、すなわち空洞
部が存在するように鋼材のような板状の部材を溶接によ
り形成し、前記空洞部の壁面に歪計を配置する。歪計は
攪拌補助部材の軸線方向へ向けられる。

第３に、滑材の噴出孔を備える鋼管のような管部材によ
り攪拌補助部材を形成し、前記噴出孔の孔壁に歪計を取
り付ける。該歪計は前記第１の例と同様に適宜の材料に
より被覆される。また、前記噴出孔は先端部を先細状と
してもよい。

第３図に示すドラムシャフト型のシールド推進機ｌＯで
は、シールド本体１２と同心状に配置されたドラム４２
とカッターヘッド１６とは一体に形成され、シールド本
体１２の後方に配置された駆動源（図示せず）によりド
ラム４２を回転させ、同時にカッターへラド１６をも回
転させるようになっている。ドラム４２とシールド本体
１２とは軸受装置４４を介し、またドラム４２と隔壁２
２とは軸受装置４６を介して、ドラム４２がシールド本
体１２および隔壁２２に対して独立に回転する。

この例における攪拌補助部材２８および攪拌補助部材２
８への歪計３２の取り付けは、前記したと同様に行うこ
とができる。

砺が隔壁２２の前方域２４に蓄えられて撹拌翼２０によ
り撹拌されている間の攪拌補助部材２８の挙動は、第１
図および２図に示すセンターシャフト型のシールド掘進
機１０についての第７図の歪一時間曲線に示されている
。図中の記号Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄは第２図に示す四つの攪拌補助部材２８のう
ち上方の攪拌補助部材２８の位置をＡとし、以下順に時
計回りにＢ、Ｃ，Ｄとしたものである。

この歪一時間曲線によれば、上方位置Ａの攪拌補助部材
２８と下方位置Ｃの攪拌補助部材２８との歪の差が、前
方域２４の砺の量が多くなるに従って縮まり、他の位置
Ｂ、Ｄにおける攪拌補助部材２８の歪とともに上、下方
位置Ａ、Ｃの攪拌補助部材２８の歪が時間ｔ１後に一定
の歪の範囲ε１に収束し、この時、隔壁２２の前方域２
４が飽和状態すなわち砺が完全に充填されている状態に
ある。

さらに撹拌を継続すると、各曲線はほぼ同様の勾配で下
降し時間ｔ２で一定の歪の範囲＠２内に収まる。これは
砺の排出が可能な程度に砺が流動性を帯びていることを
示す。

また地山が砂質層から成るような場合、あるいは適度な
粘性を具備しないような地質の場合は、滑材を注入して
排出時に必要とされる適度な流動性を与える。また、滑
材の導入管４０が攪拌補助部材２８を介して前方域２４
の中央近傍まで伸び、孔３８より滑材が噴射されるため
、砺の撹拌、混合を容易にかつ迅速に行うことができる
。

前記歪の測定はシールド掘進機１０による地山の掘削中
に行うことができ、また砺が排出可能な状態になった時
にはカッターへラド１６を回転を空転させながら、ある
いはカッターヘッド１６の回転を停止トして排出手段２
６により砺を排出することができる。

また、第１図および３図に示すように隔壁２２の後部に
一つまたは複数の土圧計４８を取り付けることにより、
前記歪一時間曲線における攪拌補助部材２８の歪が一定
の範囲ε２に収束した後、土圧計４８でさらに砺が排出
可能であることを確認すれば一層確実な排出作業が確保
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセンターシャフト型シールド掘進
機の一部縦断面図、第２図は第１図の線２−２に沿って
得た横断面図、第３図はドラムシャフト＝シールド掘進
機の一部縦断面図、第４図は攪拌補助部材および歪計の
拡大縦断面図、第５図は第４図のｔｉ５−５に沿って得
た横断面図、第６図は歪計を導入管に取り付けた場合の
攪拌補助部材の拡大縦断面図、第７図は歪一時間曲線図
である。 １０：シールド掘進機、１２：シールト本体、１６：カ
ッターヘッド、２２：隔壁、 ２４：隔壁の前方域、　２６：排出手段、２８：攪拌補
助部材、　３８：孔、 ４０：導入管。 代理人　弁理士　松　永　宜　行 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）シールド本体と、該シールド本体の最前部に回転
   可能に支持されたカッターヘッドと、該カッターヘッド
   の後部に設けられた複数の攪拌部材と、前記カッターヘ
   ッドの後方において前記シールド本体に設けられた隔壁
   と、該隔壁の前方から前記シールド本体の後方へ■を排
   出するための手段と、前記攪拌部材と接触しないように
   前記隔壁に支持され、前記隔壁の前方へ伸びて自由端に
   帰する少なくとも一つの攪拌補助部材とを含む、シール
   ド掘進機。
2. （２）前記攪拌部材および前記攪拌補助部材は、前記カ
   ッターヘッドと前記隔壁との間において、相互に部分的
   に重複する、特許請求の範囲第（１）項に記載のシール
   ド掘進機。
3. （３）前記攪拌補助部材は滑材の噴出口を有する、特許
   請求の範囲第（１）項または第（２）項に記載のシール
   ド掘進機。