JPS626078B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシールド掘進機に関し、さらに詳細に
は、シールド本体の隔壁の前方域における〓の充
填度合およびその流動性状を把握するための検知
手段を備えるシールド掘進機に関する。

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〓を排出するには、隔壁の前方域が
〓で満たされかつ〓全体が適当な流動性を帯びた
状態になつていなければならない。

従来、直接視認することができない隔壁の前方
域の〓の充填度合を知るために、隔壁の後部、す
なわち隔壁の前方域と反対の側の壁面に複数の土
圧計を配置している。

これによれば、隔壁の前方域が〓で満たされて
いるか否の判断は前記複数の土圧計の表示する値
の平均値に基いて行われる。しかしこの判断は、
隔壁の前方域が〓で完全に充填されしかも該〓が
適当な流動性状にある場合にのみ有効であつて、
隔壁の前方域の一部に空洞部がある場合、例えば
隔壁の前方域の一部が地下水で占められた場合に
は、前記複数の土圧計に表示された値の平均値に
よつては〓の充填度合を正確に把握することはで
きない。

このことから隔壁の前方域における〓の充填度
合についての判断を誤り、〓が完全に充填されて
いない状態で〓の排出を行ない、シールド本体を
推進させると、地表面の沈下あるいは陥没を招く
おそれがある。

また、隔壁の前方域における〓は〓質、含水量
に応じた適宜の滑材の注入を受けて撹拌されて流
動性を帯びるが、この流動性状を知るために、従
来、〓質、〓の撹拌に要する時間を考慮すること
により経験的に〓の性状を推定し、あるいはシー
ルド本体の最前部にある負荷がかかつている状態
にあるカツターのトルクにより推定している。カ
ツターのトルクによる場合はカツターフエイスと
地山との摩擦抵抗、カツタービツトの掘削抵抗お
よび前記前方域の撹拌抵抗とが同時に測定される
ため、〓の性状を知る上で信頼性に欠けるという
問題がある。

したがつて前記いずれによつても〓の流動性状
を正確に把握することは困難であつて、適当な流
動性を保持するに至らない〓の排出を行うと流砂
現象、アーチング作用による〓の排出不能を起す
ことがあり、特に流砂現象に伴う流砂による労働
災害、坑内の土砂堆積等が発生するおそれがあ
る。

本発明は、隔壁の前方域における〓の充填度合
およびその性状を正確に把握し得る検知手段を備
えるシールド掘進機により、シールド本体の推進
および〓の排出により生ずるおそれのある地表面
の沈下、陥没および労働災害を完全に防止するこ
とを目的とする。

本発明に係るシールド掘進機は、シールド本体
の最前部に回転可能に支持されたカツターヘツド
の後方においてシールド本体に設けられた隔壁に
支持されかつ該隔壁の前方へ伸びて自由端に帰す
る、〓の圧力を受ける少なくとも１つの受圧部材
と、該受圧部材に設けられ該受圧部材の歪を測定
する歪計とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、隔壁の前方域における〓の状
態が、従来のように隔壁の前方域の外部からの検
知手段によるあるいは不必要な要素を含む情報、
経験的な手段に基いた推定判断によることなく、
適確に把握することができる。

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１０は、第１図お
よび２図に示すセンターシヤフト型のものと第３
図に示すようなドラムシヤ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ヤ
フト型のシールド掘進機１０は、シールド本体１
２の最前部にカツタービツト１４を有するカツタ
ーヘツド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を介してカツタヘツド１６が回転する。

カツターヘツド１６の後部、すなわちカツター
ビツト１４が設けられている側の反対側にカツタ
ーヘツド１６の回転に伴つて回転する撹拌部材で
ある撹拌翼２０が配置されている。またカツター
ヘツド１６の後方においてシールド本体１２を横
切つて隔壁２２が設けられ、隔壁２２の前方には
〓を貯留する前方域２４が形成されている。前記
撹拌翼２０は、これに代えて例えば隔壁２２に配
置されたカツターヘツド１６とは関係なく独自に
回転する撹拌部材（図示せず）であつてもよい。
シールド本体１２の推進により地山を掘削して生
ずる〓はカツターヘツド１６に設けられたカツタ
ースリツト（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ユ
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、〓はこの排出手段２
６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つの受圧部材２８が撹拌翼２０と接触し
ないように配置される。図示の例では四つの受圧
部材２８がそれぞれ90゜の間隔で隔壁２２の上
下、左右に溶接されている。

受圧部材２８は撹拌翼２０により前方域２４内
で撹拌される〓の圧力を受け、受圧部材２８の軸
線方向に弾性変形が生じる。この弾性変形の度合
を測定するために、受圧部材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、受圧部材２８は例えばSS41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受圧部材２８の空洞部３
４内の壁面３６には抵抗線歪計のような歪計３２
が受圧部材２８の軸線方向に向けて配置されてい
る。

また、図示の例では受圧部材２８の先端部３０
に空洞部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管４０
が空洞部３４を通つて孔３８と密着して嵌合され
ている。前記滑材は〓質、〓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を第４図および
５図に示したと同様の構造の受圧部材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には受圧部材２８の弾
性変形が導入管４０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４０の歪が表示
される。

受圧部材２８の構造および歪計３２の受圧部材
２８への取り付けは前記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、受圧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〓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に受圧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。歪計は受圧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
部材により受圧部材を形成し、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。

前記第４図ないし６図に示す実施例および前記
第１ないし第３に説明した実施例における受圧部
材２８の断面形状はどのような形状であつてもよ
いが、受圧部材２８はカツターヘツド１６と共に
回転する撹拌翼２０に対し、静止して、撹拌混合
される〓の邪摩板としての機能をも併せてもつこ
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。

第３図に示すドラムシヤフト型のシールド掘進
機１０では、シールド本体１２と同心状に配置さ
れたドラム４２とカツターヘツド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、同時にカツターヘツド１６をも回転させるよ
うになつている。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
２２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。

この例における受圧部材２８および受圧部材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。

〓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受圧部材２８の挙
動は、第１図および２図に示すセンターシヤフト
型のシールド掘進機１０についての第７図の歪―
時間曲線に示されている。図中の記号Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄは第２図に示す四つの受圧部材２８のうち
上方の受圧部材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―時間曲線によれば、上方位置Ａの受圧
部材２８と下方位置Ｃの受圧部材２８との歪の差
が、前方域２４の〓の量が多くなるに従つて縮ま
り、他の位置Ｂ，Ｄにおける受圧部材２８の歪と
ともに上、下方位置Ａ，Ｃの受圧部材２８の歪が
時間t₁後に一定の歪の範囲ε_１に収束し、この時
隔壁２２の前方域２４が飽和状態すなわち〓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ε_２内に収
まる。これは〓の排出が可能な程度に〓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が受圧部材
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、〓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〓が排出可能な
状態になつた時にはカツターヘツド１６を空転さ
せながら、あるいはカツターヘツド１６の回転を
停止して排出手段２６により〓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―時間曲線における受圧部
材２８の歪が一定の範囲ε_２に収束した後、土圧
計４８でさらに〓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。

本発明によれば、直接視認することができない
隔壁の前方域における〓の状態を、該〓の受圧部
材への圧力を該受圧部材の歪の変化として直接把
えることができ、従来行われていたような不確実
な推定に基くことなく、前記前方域における〓の
充填度合および該〓の流動性状を適確に把握する
ことができる。

したがつて、〓の前方域における充填不足およ
び不適当な流動性状の状態で〓を排出するおそれ
はなく、地表面の沈下、陥没、作業員の労働災害
を回避することができる。

また本発明によれば、〓の状態をシールド掘進
機の作動中に知ることができるため、〓質、〓の
含水量に応じた滑材の注入時期、注入量を制御で
き、円滑な掘削作業を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセンターシヤフト型シー
ルド掘進機の一部縦断面図、第２図は第１図の線
２―２に沿つて得た横断面図、第３図はドラムシ
ヤフト型シールド掘進機の一部縦断面図、第４図
は受圧部材および歪計の拡大縦断面図、第５図は
第４図の線５―５に沿つて得た横断面図、第６図
は歪計を導入管に取付けた場合の受圧部材の拡大
縦断面図、第７図は歪―時間曲線図である。 １０：シールド掘進機、１２：シールド本体、
１６：カツターヘツド、２２：隔壁、２４：隔壁
の前方域、２６：排出手段、２８：受圧部材、３
２：歪計、３４：空洞部、３６：空洞部の内壁、
３８：孔、４０：導入管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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ツターヘツドと、前記カ
   ツターヘツ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〓を排出するための排出手段と、
   前記隔壁に支持されかつ該隔壁の前方へ伸びて自
   由端に帰する、前記〓の圧力を受ける少なくとも
   １つの受圧部材と、該受圧部材に設けられ該受圧
   部材の歪を測定する歪計とを含む、シールド掘進
   機。 ２ 前記歪計は前記受圧部材表面に取付けられか
   つ被覆され、前記歪計は前記受圧部材の軸線方向
   に向けられている、特許請求の範囲第１項のシー
   ルド掘進機。 ３ 前記受圧部材は空洞部を有し、前記歪計は前
   記空洞部の壁面に取付けられかつ前記受圧部材の
   軸線方向に向けられている、特許請求の範囲第１
   項のシールド掘進機。 ４ 前記受圧部材は滑材の噴出孔を有し、前記歪
   計は前記噴出孔の孔壁に取付けられかつ被覆さ
   れ、前記歪計は前記受圧部材の軸線方向に向けら
   れている、特許請求の範囲第１項のシールド掘進
   機。 ５ 前記受圧部材は空洞部と該空洞部に連通する
   孔を有し、前記受圧部材は前記隔壁を経て前記空
   洞部内に伸びかつ前記孔に嵌合する滑材の導入管
   を備え、前記歪計は前記空洞部の壁面に取付けら
   れかつ前記受圧部材の軸線方向に向けられてい
   る、特許請求の範囲第１項のシールド掘進機。 ６ 前記受圧部材は空洞部と該空洞部に連通する
   孔を有し、前記受圧部材は前記隔壁を経て前記空
   洞部内に伸びかつ前記孔に嵌合する滑材の導入管
   を備え、前記歪計は前記導入管の表面に取り付け
   られかつ前記受圧部材の軸線方向に向けられてい
   る、特許請求の範囲第１項のシールド掘進機。