JPS6136499A - 地中掘進機の土砂流入制御装置 - 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〕 この発明はシールド掘進機などの地中掘進機において、
掘削断面上部からの土砂の過流入による切羽の崩壊、地
盤沈下などを好適に防止する土砂流入制御装置に関する
。

〔従来の技術〕

従来のシールド掘進機においては、崩壊性の強い砂地盤
中などを推進する際には、掘削されて装置のチャンバ内
に取込まれた土砂は、該チャンバ内で自然に下部に沈降
するので、チャンバ内上部では土砂の充満度が不足しや
すくなる。このため、チャンバ内上部の土圧力は下部の
土圧力より低くなり、この結果掘削断面上部における切
羽押え力も下部に比べて小さくなるため、チャンバ上部
から土砂の過流入が発生し、ひいては切羽の崩壊や地表
面沈下といった問題を引起こすことが多い。

かかる問題点を解決するために、上部スリット部にスリ
ット開閉手段を具え、該スリット開閉手段をカッタフェ
ース上部に取付けた土圧計の検出出力に応じて移動操作
するようにしたものがあるが（公開特許公報昭５７−５
１３９７）、かかる装置においてはカッタフェースの上
部のみにかかる土圧を検出するものであるため、チャン
バ内の上下部における土圧の不均衡に原因した土砂の過
流入を的確に防止することは不可能であり、また、スリ
ット開閉手段も単に前後進制御によりスリットからの土
砂の流入量を調整するものであるため、土圧の不均衡を
検出してから該土圧を均衡させるまでの時間効率が悪い
という問題点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あり、チャンバ内上部と下部との土圧の不均衡に起因す
る切羽の崩壊を確実に防止するとともに、チャンバ内土
圧の不均衡を検出した際には、時間効率良く上記土圧な
均衡させようとするものである。

〔問題４点を解決するための手段〕 この発明では、チャンバ内上部および下部の土圧をそれ
ぞれ検出する土圧計と、チャンバ内の所定の２軸を支点
としてそれぞれ所定の角度両方向に回動自在の１対の土
砂流入制御板と、前記土圧計の検出出力に応じた角度に
前記土砂流入制御板を回動駆動制御する駆動制御手段と
を具える。

〔作用〕

土圧計の検出出力よりチャンバ内上部の土圧が下部の土
圧に比して低いことを検知した際、駆動制御手段は上記
土砂流入制御板を回動駆動することにより、チャンバ内
の上部から下部への土砂の落下通路を狭くするとともに
、該土砂流入制御板の上方にある土砂を持上げることに
より、該上方の土砂を圧縮する。この結果、チャンバ内
上部の土圧が上昇して下部の土圧に近づくので、チャン
バ内の土圧を均衡させることができる。

また、土圧の検出出力よりチャンバ内上部の土圧が下部
の土圧に比して高いことを検知した際には、上記と逆の
動作を実行することによりチャンバ内の土圧を均衡させ
る。

〔実施例〕

第１図、第２図および第３図はこの発明の一実施例な示
すものであり、第１図はシールド掘進機の縦断面図、第
２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は本実施例機構を
駆動するための油圧回路例である。

このシールド掘進機のシールド本体１の前部にはカッタ
２が前面に設けられ、かつ適宜位置には土砂取込み用の
開孔部３が穿設されたカッタプレート４が装着されてあ
り、該カッタプレート４は駆動モータ（図示せず）によ
って回転駆動される。

一方、シールド本体１はシールドジヤツキ（図示せず）
によって所定の推進力を受け、これにより前進する。５
はカッタプレート４と隔壁とによって層成されたチャン
バ６内に取込まれた土砂を排出するためのスクリエーコ
ンベアでアル。

すなわち、このシールド掘進機では、シールド本体１の
推進およびカッタプレート４の回動により掘削した切羽
部の土砂をカッタプレート４に設けられた開孔部３を介
してチャンバＧ内に取込み、該敗込んだ土砂をスクリエ
ーコンベア５を介して排出する。

次に、チャンバ６の隔壁には土圧計７　、７’、　８お
よび８′が取付けられており、土圧計７および７′によ
りチャンバ６内上部の土圧Ｐｕを計測し、土圧計８およ
び８′によりチャンバ６内下部の土圧Ｐｄを計測する。

他方、チャンバ６内の上部には、２枚の土砂流入抵抗板
９および９′が配設されており、該土砂流入抵抗板９お
よび９′は固定軸１０および１０′を中心に回動自在に
設けられたシャフト１１および１１′にそれぞれ結合さ
れており、シャフト１１および１１′の回動に伴ない固
定軸１０および１０′を支点として上下に所定の角度回
動駆動される。シャツトイ１および１１′はヨーク１２
および１２′をそれぞれ介して油圧シリンダ１３の両端
１３−ａおよび１３−ｂに結合され、シリンダ１３の伸
縮運動がヨーク１２および１２′を介してシャフト１１
および１１′に伝えられることによりシャフト１１およ
び１１′は回動し、該回動により抵抗板９および９′は
固定軸１０および１０′を支点として回動する。これら
機構のうち、装置本体に固定されているのは固定軸１０
および１０′のみであリ、このため抵抗板９および９′
はそれぞれ中心線Ｓから同角度の位置にあるとは限らず
、負荷（土砂）の状態によっては中心線Ｓからそれぞれ
異った角度の位置で静止する。

油圧シリンダ１３を駆動する油圧回路は第３図に示すよ
うに、切換弁１４、油圧ポンプ１５、フィルタ１６、可
変リリーフ弁１７および油槽１８で構成されている。切
換部１４は周知の４方向３位置形成の電磁弁であり、端
子ａからソレノイドＤａに適宜の電流を流した際にはポ
ンプ１５を介して油槽１８から吸上げた圧油をポートＰ
１を介してシリンダ１３のＥ１室内に供給するとともに
Ｅ、室内の圧油をポートＰｔを介して油槽１８に排油す
ることにより、シリンダ１３のピストンロッド１９を伸
長し、また端子すからソレノイドＤｂに適宜の電流を流
した際にはポンプ１５を介して油槽１８から吸上げた油
圧をポートＰ、を介してシリンダ１３のＥ！室内に供給
するとともにＥ、室内の圧油をポートＰ８を介して油槽
１８に排油することにより、シリンダ１３のピストンロ
ッド１９を縮退する。なお、同油圧回路における油圧力
は端子Ｃを介して可変リリーフ弁１６に設定されている
が、該設定値は土圧計７　、７’、　ｓおよび８′の計
測値、土砂流入抵抗板９および９′の面積などに基づい
て自動的に見直し修正されるようになっている。

かかる実施例装置の具体的動作例を第１図乃至第３図の
他に第４図に示すフローチャートにしたがって詳述する
。

チャンバ６内の土圧は、土圧計７．７’、８および８′
により随時計測されており、本実施例においては土圧計
７および７′の測定値の平均値をチャンバ６内上部の土
圧値Ｐａ、土圧計８詔よび８′の測定値の平均値をチャ
ンバ６内下部の土圧値Ｐａとする。

不図示の制御部では、適時のサンプリング時点において
上記土圧計７．７’、８および８′の測定値を取込み、
チャンバ６内上部の土圧値Ｐｔｌとチャンバ６内下部の
土圧値Ｐａとの比較を行なうことによりチャンバ室内上
部および下部の土圧の不・均衡を知る。上記土圧が均衡
である（　Ｐｕ　−Ｐａ　＝０　）ならば、土砂流入抵
抗板９＄よび９′を現状位置に保持する。なお、土砂流
入抵抗板９および９′は初期状態において土圧Ｐｕおよ
びＰａが自然に均衡しているときには、第２図実線で示
す初期状態を保持するよう油圧回路により制御されてい
る。

しかし、チャンバ６内上部の土圧ＰｔＩが下部の土圧Ｐ
ｄに比して小さい（Ｐｕ−Ｐｄ＜０）とき、制御部では
現時点において端子すからの電流により、ソレノイドＤ
ｂはオンであるか否かを検索する。ソレノイドＤｂがオ
フである場合は端子すからソレノイドＤｂを付勢するこ
とにより、圧油をボー）Ｐｔを介してシリンダ１３のＥ
、室に供給するとともに凪室内の圧油をポートＰ１を介
して排油し、これによりシリンダ１３のピストンロッド
１９を縮退する。該ピストンロッド１９の縮退によりシ
リンダ１３の両端部１３−ａおよび１３−ｂはそれぞれ
中央方向に移動する。該移動がヨーク１２および１２′
によってそれぞれシャフト１１および１１′に伝えられ
、これによりシャフト１１および１１′は軸１０詔よび
１０′を中心にして、それぞれ半時針方向および時計方
向に回動する。これらシャツＨ１および１１’の回動に
より土砂流入抵抗板９＄よび９′は軸１０および１０’
を支点としてそれぞれ上方に回動する。この結果、チャ
ンバ６内上部の土砂は上方に持上げられて圧縮されると
ともに、カッタプレート４の上部から取込んだ土砂は狭
い通路に絞られて下部に沈降し難くなるので、チャンバ
６内上部の土圧力Ｐｕが上昇して下部の土圧Ｐａに近づ
く。制御部では土圧計７．７’、８および８′の検出出
力に基づき上部土圧値Ｐｔ＋が下部土圧値Ｐｄに一致し
た時点で、切換弁１４のスプールを中立位置に復帰させ
、ピストンロッド１９を平衡装置でロックする。この結
果、抵抗板９および９′は上部土圧値Ｐｕと下部土圧値
Ｐｄとが平衡を保った負荷状態の位置で停止する。

ところで、この際チャンバ内上部の土圧が左右で不均衡
であったとする。例えば、第２図における右部の土圧が
左部の土圧に比べて小さい状態であった場合、土砂流入
抵抗板９および９′は負荷が小さい方に自然に傾いてバ
ランスするため、抵抗板９と中心線Ｓとの角度が抵抗板
９′と中心線ＳＬ１！：の角度より大きい状態で抵抗板
９および９′は静止する。このように、本実施例装置で
は、チャンバ内の土圧が左右で不均衡であった場合でも
、該不均衡を是正する方向に抵抗板９および９′が動作
されるようになっている。

次に、Ｐ　ｕ　−Ｐ　ａ　（Ｏである状態において、ソ
レノイドＤｂが既にオン状態にある場合は、端子Ｃを介
して可変リリーフ弁１７の設定油圧値を上昇させること
により、回路内の油圧を適宜の圧力まで上昇させる。こ
れによりピストンロッド１９に対し℃縮退方向により大
きな油圧がかかるため、抵抗板９および９′は負荷に打
勝ちより上方に回動し、上部土圧Ｐａと下部土圧Ｐｄと
が平衡を保った負荷状態で停止するようになる。

他方、チャンバ６内上部の土圧Ｐｕが下部の土圧Ｐｄよ
り大きイ（Ｐｕ−Ｐａ）Ｏ）とき、制御部では現時点に
おいてソレノイドＤｂはオンであるか否かを検索する。

ソレノイドＤｂがオフである場合は、端子ａを介してソ
レノイドＤａを付勢することにより圧油をポートＰ１を
介してシリンダ１３のＥ、室に供給するとともにＥ！室
内の圧油をポー）Ｐｇを介して排油し、これによりシリ
ンダ１３のピストンロッド１９を伸張する。ピストンロ
ッド１９の伸張によりシリンダ１３の両端部１３−　ａ
　、　、１３−すはそれぞれ紙面瞥こ対して右方同右よ
び左方向に移動する。該移動がヨーク１２および１２′
によってシャフト１１＄よび１１′に伝えられ、これに
よりシャフト１１および１１′は軸１０および１０′を
中心にそれぞれ時計方向および半時針方向に回動する。

これらシャフト１１および１１′の回動に伴ない土砂流
入抵抗板９詔よび９′は軸１０および１０′を支点とし
てそれぞれ下方に回動する。この結果、上下間の土砂の
通路が広くなり、上部の土砂は下部に沈降しやすくなる
ので、チャンバ内上部の土圧Ｐａが下降して下部の土圧
Ｐａに近づく。制御部では上部＄よび下部の土圧Ｐｕお
よびＰｄが一致した時点で切換弁１４のスプールを中立
位置に復帰させるので、抵抗板９および９′は平衡の土
圧状態の位置で停止する。

また、Ｐ　ｕ　−Ｐ　ａ　）　０である状態において、
ソレノイドＤｂがオン状態にある場合は端子Ｃを介して
可変リリーフ弁１７の設定油圧値を下げることにより回
路内の油圧を適宜の圧力まで下降させる。

これによりピストンロッド１９に対する縮退方向の油圧
力が小さくなるため、抵抗板９および９′は負荷により
下方に回動し、上部土圧ＰｔＩと下部土圧Ｐａとが平衡
を保つことができる負荷状態で停止する。

制御部では、上述した制御を適時繰返すことにより、チ
ャンバ６内の土圧を常に均衡な状態に保持し、これによ
りチャンバ６の上部からの土砂の過流入を好適に防止す
る。

なお、上記実施例においては、１対の抵抗板９および９
′を１つの油圧シリンダを用いた単純な機構で駆動する
ようにしたが、本発明はこれに限らず、例えば各抵抗板
９および９′に対してそれぞれ各別のシリンダを具備さ
せ、左半分の土圧を測定する土圧計７′および８′の測
定値に基づき左側の抵抗板９′を回転制御するとともに
、右半分の土圧を測定する土圧計７および８の測定値に
基づき右側の抵抗板９を回転制御するといりた左右側々
の制御を行なうようにしてもよい。

また、本発明は上記実施例のみに限定されることなく、
本発明の要旨を逸脱しない限り種々変更を加え得ること
は勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、チャンバ内上
部および下部の土圧の不均衡に対応して１対の土砂流入
抵抗板を回動駆動することをこよりチャンバ内の土砂の
上部から下部への沈降速度を調整するようにしたことか
ら、 （１）チャンバ内上部および下部の土圧の不均衡に起因
する上部からの土砂の過流入を好適に防止し、これによ
り砂地盤、滞水砂地盤等における切羽の崩壊を的確にく
い止めることができる。

（２）土砂流入制御板は上下の回動運動により土砂の沈
降速度を制御するものであるため、土圧均衡までの時間
効率が良好である。

（３）チャンバ内の左右で土圧が不均衡な場合、該不均
衡量に見合った角度で各制御板が回転駆動され、左右の
土圧の均衡を図ることができる。

等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置を示す縦断面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図はシリンダを駆動する
油圧回路の一構成例を示す図、第４図は同油圧回路を動
作させるための制御フローチャートを示す図である。 １・・・掘進機本体、２・・・カッタ、３・・・開孔部
、４・・・カッタプレート、５・・・スクリエーコンベ
ア、６・・・チャンバ、７，８・・・土圧計、９，９′
・・・土砂流入抵抗板、１０・・・固定軸、１１・・・
シャフト、１２・・・ヨーク、１３・−油圧シリンダ、
１４・・・切換弁、１５・・・ポンプ、１６・−フィル
タ、１７・・・可変リリーフ弁、１８・・・油槽、１９
−ピストンロッド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 掘進機の前部から開孔部を介してチャンバ内に取込まれ
   る土砂の流入量を制御する地中掘進機の土砂流入制御装
   置において、 チャンバ内上部および下部の土圧をそれぞれ検出する土
   圧計と、チャンバ内の所定の２軸を支点としてそれぞれ
   所定の角度両方向に回動自在の１対の土砂流入抵抗板と
   、前記チャンバ内の上部と下部との土圧が均衡されるべ
   く前記土圧計の検出出力に応じて前記土砂流入抵抗板を
   回動駆動制御する駆動制御手段とを具え、前記土砂流入
   制御板の静止位置に応じて前記チャンバ内の土砂の上部
   から下部への沈降速度を調整するようにしたことを特徴
   とする地中掘進機の土砂流入制御装置。