JPS6229600B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は中小口径のシールドにおいて大礫を容
易に排出するようにしたシールド掘進機に関す
る。 従来、地中に横坑を築造する際、第１図に示す
如き構成の機械式のシールド掘進機が一般的に用
いられている。すなわち、この種の掘進機はシー
ルド筒１の前部に地山を掘削するための掘削刃
２，３を有する回転可能な掘削具４が設けられて
おり、かつこの掘削具４の背面には、作泥土室５
内の略中央部を延びる回転軸６が設けられてい
る。しかして、駆動モータ７を作動させると回転
伝達機構をを介して掘削具４が回転し、これによ
り地山を掘削し、掘削土砂は機内の作泥土室５内
に、回転軸６の内容に貫設された注入管８を介し
注入されたベントナイト溶液などの粘性付与材と
共に取り込まれ、かつ練混ぜ翼９，１０によつて
撹拌され泥土に変換されるように構成されてい
る。この際、作泥土室５内には掘削土砂と共に礫
１１が混入する場合があるが、従来の掘削機にお
いては作泥土室５の中央部に練混ぜ翼１０を有す
る回転軸６があるため比較的大径の礫１１にあつ
ては回転軸６が障害物となつてしまい礫１１の通
過が困難となるなどして掘削作業を円滑に行うこ
とができなくなるという欠点を伴つていた。 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中央部の回転軸を除去する
ことにより、比較的大径の礫であつても容易に取
り込むことができると共に、速みやかに後方に移
送・排出することができる機械式のシールド掘進
機を提供するにある。 以下、図面に沿つて本発明を説明する。 第２図ないし第４図は本発明の一実施例を示す
もので、図中１１は鋼板からなり、かつ略円筒状
を呈する中小口径のシールド筒、１２はシールド
筒１１の前端開口部近傍の内側に設けられた隔壁
であり、この隔壁１２には土圧計１３が設けられ
ている。また、１４は円筒状を呈する回転駆動体
で、その後端部外周に取り付けたギヤ機構１５を
介して駆動用モータ１６により正逆回転可能に構
成されている。 １７は回転掘削具であり駆動伝達フレーム１８
により回転駆動体１４と接続され、正逆回転して
地山を掘削するようになつている。回転掘削具１
７は、放射状に延びる複数本のカツターウイング
１９と、これらのカツターウイング１９の略中央
部において地山方向に突設されたフイツシユテー
ル状の中央掘削刃２０と、カツターウイング１９
の長さ方向において適当な間隔を介して配列され
た複数個の掘削刃２１とよりなり、さらにカツタ
ーウイング１９の後方外端部には外周部の掘削土
砂を撹拌するための練混ぜ翼２２が設けられてい
る。 ２３は回転駆動体１４より小径のケーシングで
全体として略有底円筒状をなし、円筒状のケーシ
ング本体２３ａと、この本体２３ａの後方に離
間・配設された壁部２３ｂとからなり、かつ上記
回転駆動体１４の内周側に配設され、シールド筒
１１の前方部内周面と隔壁１２と相俟つてシール
ド筒１１の内部前方に密閉状の作泥土室２４を区
画形成している。なお、壁部２３ｂは開口してお
り開閉自在なゲート２５を介し排出装置２６が接
続されている。 しかして、ケーシング本体２３ａと壁部２３ｂ
との間にスイベルジヨイント装置２７が設けられ
ている。このスイベルジヨイント装置２７は、ケ
ーシング本体２３ａの後方外端部と壁部２３ｂの
内壁との間に固定して設けられ、かつ粘性付与材
を注入する第１の注入管２８が設けられた略円筒
状の固定部２９と、この固定部２９の内周部に位
置され、かつ滑動材およびシールド材等を介し固
定部２９に対し回動自在となつている略円筒状の
可動部３０からなる回転体とを備え、この可動部
３０の内端前方にはカツターウイング１９に向つ
て延びる棒材をなす第１の腕部３１が一体に延設
されている。すなわち、この腕部３１はケーシン
グ本体２３ａの内周面と離間・対向して延び、か
つその先端は何れか一のカツターウイング１９と
連結されていると共に、内側には作泥土室２４に
向つて延びる、略円環状に回動する練混ぜ翼３２
が長さ方向に沿つて適宜離間して設けられてい
る。したがつて、駆動モータ１６により掘削具１
７が回動すると、これに伴つて可動部３０が回動
するように構成されている。また、可動部３０内
には固定部２９の注入管２８と一端が接続可能な
注入管３３が設けられていると共に、腕部３１内
にもこの注入管３３が延設され、かつ注入管３３
の他端には、カツターウイング１９内に設けら
れ、先端部が中央掘削刃２０の基部近傍に開口し
ている噴出口３４と連通している注入管３５と接
続されている。 なお、ケーシング本体２３ａと回動駆動体１４
の間、並びに回転駆動体１４と隔壁１２の内周端
との間にはベアリングの如き滑動材およびシール
材が配設されている。 前記排出装置２６は作泥土室２４内の泥土化さ
れた掘削土砂および混入した礫を外部へ排出する
ためのもので、円筒状をなし、かつ先端部に礫３
６を取り出すための開閉自在な礫取出口３７が設
けられた筒体３８と、この筒体３８の内部に延
び、かつモータの如き駆動装置（図示せず）によ
つて回動可能な駆動軸３９と、この駆動軸３９の
外周部に一体的に設けられ、かついわゆる山留め
作用を有する通常のスクリユー羽根４０と、この
スクリユー羽根４０の先端に連結され、かつ駆動
軸３９を有さない螺旋羽根４１とにより構成され
ている。 ところで、従来例では掘削土砂中に混在し、か
つ機内に取り込まれた大礫の排出装置側における
排出対策として、例えば排出装置の径を大きくす
ることなどが試みられていたが、作泥土室内の中
央部には回転軸が貫設されていたため、一般に回
転軸より下側に排出装置を取り付ける構造を採用
せざるを得ず、結局回転軸によつて排出装置の掘
削土砂取り込みの径が制限され、中小口径のシー
ルド機では排出装置を通過できる礫径も制限され
ていた。 しかしながら、本発明においては作泥土室２４
内の中央部には回転軸が設けられていないため、
大径の排出装置２６を作泥土室２４に接続するこ
とができ、従前に比べより大きい礫を排出装置２
６から排出することができるし、大量の泥土化さ
れた掘削土砂を排出することができる利点があ
る。 なお、図中４２は推進用および切羽を加圧する
ためのシールドジヤツキ、４３はシールド機の掘
進に伴つてその後方に適宜組立てられたセグメン
ト、４４はシールド筒１１の後端に取り付けられ
たテールシールである。 次に本発明の動作を説明する。 いま、駆動モータ１６を作動させるとその回転
はギヤ機構１５、回転駆動体１４、駆動伝達フレ
ーム１８へと伝わり回転掘削具１７が回転する。
しかして、掘削作業に際して地山に対し回転掘削
具１７の中央部に設けられた噴出口３４から
CMC、ベントナイト溶液などの粘性付与材が必
要に応じ注入される。すなわち、粘性付与材はス
イベルジヨイント装置２７の固定部２９に設けら
れた注入管２８を介し注入されるが、注入管２
８，３３，３５を経て噴出口３４から外部へ噴
出・注入されるものである。このようにして回転
掘削具１７によつて掘削された土砂は作泥土室２
４内に取り込まれ、かつ注入された粘性付与材と
共に練混ぜ翼２２，３２によつて練混ぜられなが
ら作泥土室２４の後方へ移送されるが、この過程
で掘削土砂は切羽を好適に押えることができる、
高粘性で、しかも不透水性を有し、流動性を有す
る泥土の如き混合体に変換される。そして、シー
ルドジヤツキ４２を駆動して適当な混合体に圧力
を生ぜしめ、これによつて切羽を押えながら掘進
作業が行われる。作泥土室２４内の泥土化された
掘削土砂は作泥土室２４を区画形成するケーシン
グ２３の壁部２３ｂと排出装置２６との接続部に
設けられた開閉自在なゲート２５を介し筒体３８
内に取り込まれ、かつスクリユーコンベア装置に
よつて搬送・排土されるようになつている。 この場合において作泥土室２４内には回転軸が
貫設されていないために掘削土砂に混じつて混入
する比較的大径の礫３６であつても十分に内部に
取り込むことができ、かつ容易に大礫を後方へ移
送させることができる。そして、排出装置２６に
達し、スクリユー羽根４０の存在により後方への
移送が困難な程大きな礫３６の場合には油圧ジヤ
ツキなど（図示せず）により開閉可能な開閉ゲー
ト２５を閉じれば作泥土室２４内の泥土圧力を減
じることなく礫取出口３７から礫３６を容易に取
り出すことができる。 なお、上記の実施例では掘削具１７、駆動伝達
フレーム１８、ケーシング２３および排出装置２
６はシールド筒１１と同心円的に設けられた場合
について示したが、シールド筒１１の軸方向に対
し若干偏心させた構成を採用しても良いことは勿
論である。また、セグメント組み込み等の作業性
の便を図るなどのために排出装置２６のみを偏心
させ後方に向つて立ち上らせて取り付けても良い
ことは言うまでもない。 第５図ないし第７図は本発明の他の実施例を示
す。掘削土砂に粘性付与材を注入して混合体に変
換するにあたり、単に中央部のみならず機内に取
り込んだ掘削土砂の外周部にも粘性付与材を注入
した方が混合体の変換効率が向上する場合があ
る。したがつて、この実施例では注入管３５を有
するカツターウイング１９と対称に配された他方
のカツターウイング１９の外端部内側から作泥土
室２４内に取り込まれたシールド筒１１の前端内
周部近傍の掘削土砂中にも粘性付与材を噴出・注
入し得るように構成した点に特徴を有している。 すなわち、スイベルジヨイント装置２７の固定
部２９には前述の実施例における第１の注入管２
８に加え第２の注入管２８ａが設けられている。
一方、可動部３０に設けられた第１の腕部３１と
対向する側には前記注入管２８ａと接続可能な注
入管３３ａを内部に有し、かつ作泥土室２４に延
びる練混ぜ翼３２ａが設けられた第２の腕部３１
ａが設けられ、この腕部３１ａは他方のカツター
ウイング１９に連結されている。そして、このカ
ツターウイング１９の内部には一端が注入管３３
ａと接続されている注入管３５ａが設けられ、こ
の注入管３５ａの先端部はカツターウイング１９
の外端部内側、すなわちシールド筒１１の前方内
周面近傍の位置に開口し、これによつて噴出口３
４ａが形成され、可動部３０が回転して固定部３
９の注入管２８ａと可動部３０の注入管３３ａお
よび他方のカツターウイング１９の注入管３５ａ
とが接続・連通すると中央部前面の噴出口３４と
は別にカツターウイング１９の内端部に設けられ
た噴出口３４ａから粘性付与材が噴出するように
構成されている。なお、練混ぜ翼３２ａは大礫を
通過できるように第１の腕部３１に設けられた練
混ぜ翼３２と互い違いに延びている。練混ぜ翼３
２，３２ａをこのようにして設けておけば練混ぜ
効率が向上するが、場合によつては何れかの練混
ぜ翼３２または３２ａを省略して構成しても良い
ことは言うまでもない。 また、大口径のシールド掘進機に本発明を適用
することも可能であり、かつ固定部２９に更に別
の第３の注入管を設けると共に、可動部３０に対
応する注入管を有する更に別の第３の腕部を設
け、この第３の腕部を更に他のカツターウイング
１９に連結し、このカツターウイング１９には、
例えば中央部の噴出口３４と外周部の噴出口３４
ａの略中間に位置する噴出口を設け、各所から粘
性付与材を噴出・注入するように構成することも
可能である。 以上の通り本発明によれば、作泥土室内の回転
軸を除去したから、作泥土室内を大礫を通過させ
ることができ掘進作業性が向上する。 また、作泥土室に大径の排出装置を接続するこ
とができ、よつて従前のものに比べより大径の礫
が排出装置内を通過し得、かつ大量の掘削土砂を
排出することができ、この点からも掘進作業性が
向上する。 等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシールド掘進機の横断面図、第
２図ないし第４図は本発明の一実施例であり、第
２図は本発明の要部を示す横断面図、第３図は第
２図中ａ−ａ線断面図、第４図イは本発明のスイ
ベルジヨイント装置の断面説明図、ロはイ図中Ａ
−Ａ線断面図、第５図ないし第７図は本発明の他
の実施例であり、第５図は同上の要部を示す横断
面図、第６図は第５図中ｂ−ｂ線断面図、第７図
イはスイベルジヨイント装置の断面説明図、ロは
イ図中Ｂ−Ｂ線断面図を示す。 １１……シールド筒、１４……回転駆動体、１
５……ギヤ機構、１６……駆動用モータ、１７…
…回転掘削具、１８……駆動伝達フレーム、１９
……カツターウイング、２３……ケーシング、２
３ａ……ケーシング、２３ｂ……壁部、２４……
作泥土室、２６……排出装置、２７……スイベル
ジヨイント装置、２８，２８ａ……第１、第２の
注入管、２９……固定部、３０……可動部、３
１，３１ａ……第１、第２の腕部、３３，３３
ａ，３５……注入管、３４，３４ａ……噴出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シールド筒の前部に切羽掘削用の回転掘削具
   が設けられ、かつ掘削土砂が排出装置を介し排土
   されるシールド掘進機において、前記回転掘削具
   は駆動モータからの回転力を伝達するギヤ機構
   と、このギヤ機構と連結され円筒状をなす回転駆
   動体および駆動伝達フレームにより回転可能に構
   成され、前記回転駆動体の内側には中央部に回転
   軸を有さず、かつ後方に前記排出装置が接続され
   た略円筒状をなすケーシング本体が設けられ、こ
   のケーシング本体の内側には略円環状に回動する
   練混ぜ翼が内側に突設された回転体が設けられた
   ことを特徴とするシールド掘進機。