JPS6223160B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6223160B2 JPS6223160B2 JP5339178A JP5339178A JPS6223160B2 JP S6223160 B2 JPS6223160 B2 JP S6223160B2 JP 5339178 A JP5339178 A JP 5339178A JP 5339178 A JP5339178 A JP 5339178A JP S6223160 B2 JPS6223160 B2 JP S6223160B2
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- JP
- Japan
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- shield
- cutter
- cutter drum
- drum
- sand
- Prior art date
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- Expired
Links
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- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 20
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 16
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- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 10
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 10
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- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 4
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- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
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Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、滞水砂層及び滞水砂礫層等のトンネ
ル掘削を対象とするシールド掘削工法とこの掘削
工法を実施するシールド掘削装置に関する。
ル掘削を対象とするシールド掘削工法とこの掘削
工法を実施するシールド掘削装置に関する。
都市土木におけるシールド工事は、付近住民に
対する建設公害、及び道路交通に与える影響が少
ない利点を有する。このため、近時滞水砂層及び
滞水砂礫層のような崩壊性の高い地層に対しても
土圧シールドによる管渠の施工が要求されている
が、これには次のような大きな問題点がある。
対する建設公害、及び道路交通に与える影響が少
ない利点を有する。このため、近時滞水砂層及び
滞水砂礫層のような崩壊性の高い地層に対しても
土圧シールドによる管渠の施工が要求されている
が、これには次のような大きな問題点がある。
すなわち、カツタードラム内を土砂で充満して
土圧掘削を行なうと、カツタートルクが不足して
掘削することができず、逆にカツタードラム内に
土砂を充満しないで掘削すると地下水の流動によ
り切羽が崩壊し、地表面の沈下を招くことがそれ
である。このような支障は崩壊性の地層のみに限
らず、例えば粘性土の場合、カツタードラム内に
掘削土が付着固結して排出不能となる。
土圧掘削を行なうと、カツタートルクが不足して
掘削することができず、逆にカツタードラム内に
土砂を充満しないで掘削すると地下水の流動によ
り切羽が崩壊し、地表面の沈下を招くことがそれ
である。このような支障は崩壊性の地層のみに限
らず、例えば粘性土の場合、カツタードラム内に
掘削土が付着固結して排出不能となる。
このため、カツタードラム内に泥土やベントナ
イト等を注入して掘削土と混合することにより、
カツタートルクを軽減させ、また止水性を保つ工
法が開発されているが、大量の作泥材を必要とす
るのみならず、排出残土が泥土化し残土処理が困
難になる欠点を有する。
イト等を注入して掘削土と混合することにより、
カツタートルクを軽減させ、また止水性を保つ工
法が開発されているが、大量の作泥材を必要とす
るのみならず、排出残土が泥土化し残土処理が困
難になる欠点を有する。
本発明は、上記の問題点を解決するためになさ
れたもので、作泥材を必要とすることなく、カツ
タートルクの不足や切羽の崩壊、或いは掘削土の
付着等の支障を排除して滞水砂層や滞水砂礫層の
ような崩壊性の高い地層、或いは粘性土のような
付着性の高い地層にトンネルを能率よく掘削する
ことができるシールド掘削工法と、この掘削工法
を実施するシールド掘削装置を提供することを目
的とする。以下本発明を図面を参照して詳細に説
明する。
れたもので、作泥材を必要とすることなく、カツ
タートルクの不足や切羽の崩壊、或いは掘削土の
付着等の支障を排除して滞水砂層や滞水砂礫層の
ような崩壊性の高い地層、或いは粘性土のような
付着性の高い地層にトンネルを能率よく掘削する
ことができるシールド掘削工法と、この掘削工法
を実施するシールド掘削装置を提供することを目
的とする。以下本発明を図面を参照して詳細に説
明する。
図面は本発明に係るシールド掘削装置の一実施
例を示すもので、１は地層である。この地層１に
トンネルＴを掘削する本発明に係るシールド掘削
装置２は、所要の駆動装置（図示せず）によつて
回転せしめられてカツター３で地層１を掘削する
カツタードラム４を円筒状のシールドスキンプレ
ート５の前端部（図では左端部）に備え、また上
記シールドスキンプレート５の後部には複数のシ
ールドジヤツキ６を設備した構造を基本としてい
る。なお、シールド掘削装置２の上記基本構造
は、従来周知の土圧シールド掘削装置と同一若し
くはこれに類似するものと考えて差支えない。
例を示すもので、１は地層である。この地層１に
トンネルＴを掘削する本発明に係るシールド掘削
装置２は、所要の駆動装置（図示せず）によつて
回転せしめられてカツター３で地層１を掘削する
カツタードラム４を円筒状のシールドスキンプレ
ート５の前端部（図では左端部）に備え、また上
記シールドスキンプレート５の後部には複数のシ
ールドジヤツキ６を設備した構造を基本としてい
る。なお、シールド掘削装置２の上記基本構造
は、従来周知の土圧シールド掘削装置と同一若し
くはこれに類似するものと考えて差支えない。
上記のカツタードラム４は、前面と後面を２枚
の板体で包み、所要のカツタースリツトを有した
カツター３と、カツター３の後方に取り付けられ
た空胴体の回転部７とから成りこの回転部７を気
密的に回転自在に軸着したバルクヘツド（固定
部）８はシールドスキンプレート５側に所要の手
段で固定して設けられ、シールド機本体をカツタ
ー回転部と作業室を前後に画成するその前端面に
は回転部７の中心部に設けられた中心孔９に対向
して開口する圧縮空気の噴射口１０が等間隔又は
不等間隔で所要数設けられている。噴射口１０は
カツタードラム４内に圧縮空気を噴出するもの
で、送気パイプ１１を介して圧縮ポンプ等の圧縮
空気供給源（図示せず）に連結されている。
の板体で包み、所要のカツタースリツトを有した
カツター３と、カツター３の後方に取り付けられ
た空胴体の回転部７とから成りこの回転部７を気
密的に回転自在に軸着したバルクヘツド（固定
部）８はシールドスキンプレート５側に所要の手
段で固定して設けられ、シールド機本体をカツタ
ー回転部と作業室を前後に画成するその前端面に
は回転部７の中心部に設けられた中心孔９に対向
して開口する圧縮空気の噴射口１０が等間隔又は
不等間隔で所要数設けられている。噴射口１０は
カツタードラム４内に圧縮空気を噴出するもの
で、送気パイプ１１を介して圧縮ポンプ等の圧縮
空気供給源（図示せず）に連結されている。
一方、前記カツター３の中心部には、外周面に
多数の吸引口１２を穿設したパイプ部材（先行カ
ツター）１３が自体の中心軸線をシールドスキン
プレート５の中心軸線に一致させて前方に向けて
突設されている。このパイプ部材１３は切羽の掘
削土中に含まれる水や空気を吸引口１２から吸引
するもので、スイベルジヨイント１４と吸引パイ
プ１５を介して吸引ポンプ（図示せず）に連絡さ
れている。上記カツタードラム４の中心開口９に
対向するバルクヘツド８の下方部分には、スクリ
ユーコンベヤ１６の先端部が挿入されている。こ
のスクリユーコンベヤ１６はカツタードラム４内
の掘削土を外部に運びだすもので、その後端部、
つまり掘削土の排出端には、カツタードラム４の
気密を損わずに掘削土を外に排出するロータリフ
イダやコーンバルブ等の排出手段１７を備える。
多数の吸引口１２を穿設したパイプ部材（先行カ
ツター）１３が自体の中心軸線をシールドスキン
プレート５の中心軸線に一致させて前方に向けて
突設されている。このパイプ部材１３は切羽の掘
削土中に含まれる水や空気を吸引口１２から吸引
するもので、スイベルジヨイント１４と吸引パイ
プ１５を介して吸引ポンプ（図示せず）に連絡さ
れている。上記カツタードラム４の中心開口９に
対向するバルクヘツド８の下方部分には、スクリ
ユーコンベヤ１６の先端部が挿入されている。こ
のスクリユーコンベヤ１６はカツタードラム４内
の掘削土を外部に運びだすもので、その後端部、
つまり掘削土の排出端には、カツタードラム４の
気密を損わずに掘削土を外に排出するロータリフ
イダやコーンバルブ等の排出手段１７を備える。
圧縮空気の吸引口はカツター３前方のパイプ部
材１３に設けた吸引口１２以外にシールドスキン
プレート５の前端外周部にも必要に応じて設けら
れる。この吸引口１８はシールドスキンプレート
５部分の地層中に含まれる水や空気を吸引するも
ので、シールドスキンプレート５に等間隔又は不
等間隔で所要数設けられ、カツター３に設けられ
た吸引口１２と同様に吸引ポンプに吸引パイプ１
９を介して連結されている。なおこの吸引口１８
は通常開閉自在に構成される。２０はセグメント
であり、シールド掘削装置２に設備されたセグメ
ント組立機構（図示せず）により通例のように組
み立てられてトンネルＴを構築する。
材１３に設けた吸引口１２以外にシールドスキン
プレート５の前端外周部にも必要に応じて設けら
れる。この吸引口１８はシールドスキンプレート
５部分の地層中に含まれる水や空気を吸引するも
ので、シールドスキンプレート５に等間隔又は不
等間隔で所要数設けられ、カツター３に設けられ
た吸引口１２と同様に吸引ポンプに吸引パイプ１
９を介して連結されている。なおこの吸引口１８
は通常開閉自在に構成される。２０はセグメント
であり、シールド掘削装置２に設備されたセグメ
ント組立機構（図示せず）により通例のように組
み立てられてトンネルＴを構築する。
次に図示のシールド掘削装置を働かせてトンネ
ルを掘削するシールド掘削工法をシールド掘削装
置の作用とともに説明する。
ルを掘削するシールド掘削工法をシールド掘削装
置の作用とともに説明する。
まず、シールドスキンプレート５のテール部内
にセグメント２０を組み立てる。これが済んだら
図に示されていない圧縮ポンプと吸引ポンプを作
動させ、噴射口１０から圧縮空気をカツタードラ
ム４内に噴出し、前記カツタースリツトとは別個
に設けたカツター３背面の噴射口１０′からカツ
タースリツトを通じて切羽に向けて噴出させると
ともに、カツター３に先行して切羽中に突出する
パイプ部材１３の吸引口１２から切羽の掘削土中
に含まれている水や余剰空気を吸引しながら、カ
ツタードラム４を回転させてカツター３により通
例のように切羽の土を掘削する。この際シールド
ジヤツキ６を作動させてシールド掘削装置を前進
せしめ、またスクリユーコンベヤ１６を作動させ
てカツタードラム４内の掘削土を外部に排出させ
ることは言うまでもない。
にセグメント２０を組み立てる。これが済んだら
図に示されていない圧縮ポンプと吸引ポンプを作
動させ、噴射口１０から圧縮空気をカツタードラ
ム４内に噴出し、前記カツタースリツトとは別個
に設けたカツター３背面の噴射口１０′からカツ
タースリツトを通じて切羽に向けて噴出させると
ともに、カツター３に先行して切羽中に突出する
パイプ部材１３の吸引口１２から切羽の掘削土中
に含まれている水や余剰空気を吸引しながら、カ
ツタードラム４を回転させてカツター３により通
例のように切羽の土を掘削する。この際シールド
ジヤツキ６を作動させてシールド掘削装置を前進
せしめ、またスクリユーコンベヤ１６を作動させ
てカツタードラム４内の掘削土を外部に排出させ
ることは言うまでもない。
上記において、噴射口１０から噴出させられる
圧縮空気は、掘削対象地層が滞水砂層や滞水砂礫
層、或いはこれに類する地層である場合におい
て、土粒子間に入り込んで摩擦を少なくする一
方、カツタードラム４内に土砂が過剰に充満して
カツタートルクが不足することを防止し、またカ
ツタードラム４内をいわゆる限定圧気状態となし
て止水し、かつ切羽の崩壊を防止するとともに、
掘削対象地層が粘性土である場合においてはカツ
タードラム４の内壁面に対する付着を防止する。
また、吸引口１２は水と空気を吸引して土砂の流
動性を低下させ切羽の崩壊を別の面から防止す
る。
圧縮空気は、掘削対象地層が滞水砂層や滞水砂礫
層、或いはこれに類する地層である場合におい
て、土粒子間に入り込んで摩擦を少なくする一
方、カツタードラム４内に土砂が過剰に充満して
カツタートルクが不足することを防止し、またカ
ツタードラム４内をいわゆる限定圧気状態となし
て止水し、かつ切羽の崩壊を防止するとともに、
掘削対象地層が粘性土である場合においてはカツ
タードラム４の内壁面に対する付着を防止する。
また、吸引口１２は水と空気を吸引して土砂の流
動性を低下させ切羽の崩壊を別の面から防止す
る。
上記の効果を生むために、噴射口１０から噴出
される圧縮空気の圧力は、掘削対象地層の水圧よ
りも少し大きい圧力とするが、掘削対象地層の透
水係数（土質によつていろいろ変化する）によつ
て圧力設定する。またカツタードラム４に対する
土砂の充満度は70〜90％、好ましくは80％に定め
られる。これの調節は、シールドジヤツキ６によ
る掘削装置２の前進速度とスクリユーコンベヤ１
６による排土速度を加減して行なわれる。シール
ドスキンプレート５に吸引口１８が設けられてい
る場合は必要に応じてこれを開いて地層に含まれ
ている水や空気を吸引して切羽の崩壊をより強力
に防止する。
される圧縮空気の圧力は、掘削対象地層の水圧よ
りも少し大きい圧力とするが、掘削対象地層の透
水係数（土質によつていろいろ変化する）によつ
て圧力設定する。またカツタードラム４に対する
土砂の充満度は70〜90％、好ましくは80％に定め
られる。これの調節は、シールドジヤツキ６によ
る掘削装置２の前進速度とスクリユーコンベヤ１
６による排土速度を加減して行なわれる。シール
ドスキンプレート５に吸引口１８が設けられてい
る場合は必要に応じてこれを開いて地層に含まれ
ている水や空気を吸引して切羽の崩壊をより強力
に防止する。
以上説明したように、本発明においては噴射口
１０から圧縮空気を切羽に向けて噴出させながら
カツタードラム４を回転させて土砂を掘削するも
のであるから、カツタードラム内に土砂が過剰に
充満してカツタートルクが不足し、掘削不能とな
ることがないとともに切羽の崩壊と土砂の付着を
防止することができる。また本発明においてはカ
ツター３に先行して突設されたパイプ部材の吸引
口１２から地層中の水と余剰空気を吸引して土砂
の流動性を適度に抑えて掘削するので、切羽の崩
壊を一層確実に防止できる。しかも作泥材が不要
であり、かつ作泥材を使用しないため、残土処理
が容易である。
１０から圧縮空気を切羽に向けて噴出させながら
カツタードラム４を回転させて土砂を掘削するも
のであるから、カツタードラム内に土砂が過剰に
充満してカツタートルクが不足し、掘削不能とな
ることがないとともに切羽の崩壊と土砂の付着を
防止することができる。また本発明においてはカ
ツター３に先行して突設されたパイプ部材の吸引
口１２から地層中の水と余剰空気を吸引して土砂
の流動性を適度に抑えて掘削するので、切羽の崩
壊を一層確実に防止できる。しかも作泥材が不要
であり、かつ作泥材を使用しないため、残土処理
が容易である。
図面は本発明に係るシールド掘削装置の概略断
面図である。 ２……シールド掘削装置、３……カツター、４
……カツタードラム、５……シールドスキンプレ
ート、６……シールドジヤツキ、１０，１０′…
…噴射口、１２……吸引口、１３……パイプ部
材、Ｔ……トンネル。
面図である。 ２……シールド掘削装置、３……カツター、４
……カツタードラム、５……シールドスキンプレ
ート、６……シールドジヤツキ、１０，１０′…
…噴射口、１２……吸引口、１３……パイプ部
材、Ｔ……トンネル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シールドスキンプレートの前端部にカツター
を有するカツタードラムを、また後部にシールド
ジヤツキをそれぞれ備え、カツタードラムを、該
ドラム内に土砂を充満させた状態で、回転させな
がらシールドジヤツキの作動でシールド掘削装置
を前進させるようにしてトンネルを掘削するシー
ルド掘削工法において、カツタードラムの後端側
に設けられた噴射口からカツタードラム内を通し
て切羽に向けて圧縮空気を噴出するとともに、カ
ツター前面中心に突出するパイプ部材に設けられ
た吸引口から切羽の掘削土中に含まれる水或いは
余剰空気を吸いながら掘削を継続することを特徴
とするシールド掘削工法。 ２ シールドスキンプレートの前端部にカツター
を有するカツタードラムを、また後部にシールド
ジヤツキをそれぞれ備え、カツタードラムを、該
ドラム内に土砂を充満させた状態で、回転させな
がらシールドジヤツキの作動でシールドスキンプ
レートを上記カツタードラムとともに前進させて
トンネルを掘削しうるように構成されたシールド
掘削装置において、シールド掘削装置のバルクヘ
ツドと前記カツタードラムには各々カツタードラ
ム内および切羽に向けて圧縮空気を噴出する噴射
口が設けられるとともに、前記カツターの前面中
心には、周囲に吸引口を設けたパイプ部材が突設
されていることを特徴とするシールド掘削装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5339178A JPS54146434A (en) | 1978-05-04 | 1978-05-04 | Method of construction of earthhpressure shield excavation and its device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5339178A JPS54146434A (en) | 1978-05-04 | 1978-05-04 | Method of construction of earthhpressure shield excavation and its device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54146434A JPS54146434A (en) | 1979-11-15 |
| JPS6223160B2 true JPS6223160B2 (ja) | 1987-05-21 |
Family
ID=12941517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5339178A Granted JPS54146434A (en) | 1978-05-04 | 1978-05-04 | Method of construction of earthhpressure shield excavation and its device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54146434A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02213588A (ja) * | 1989-02-14 | 1990-08-24 | Morimotogumi:Kk | 掘進機 |
-
1978
- 1978-05-04 JP JP5339178A patent/JPS54146434A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54146434A (en) | 1979-11-15 |
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