JPH0213599Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ 本考案は、トンネル掘削工事に使用するシール
ド掘進機に取付けられたシールド掘進機の土砂搬
送装置に係り、特に複数のスクリユーコンベヤの
それぞれの連結部を屈曲自在な自在管継手で接続
し、トンネル曲線部の土砂搬送を可能にしたシー
ルド掘進機の土砂搬送装置に関する。

［従来の技術］ トンネル等を構築する工法としてシールド掘進
機を使用し、シールド掘進機のカツタで掘削面を
掘削しながら掘孔を形成し、その掘削と並行して
掘孔をセグメント等でシールドするシールド工法
が開発されている。

このトンネル等の際に、掘進機の掘削土砂は、
掘進機内部に設けられたカツタホイール内に採り
入れられ、そのカツタホイール内からスクリユー
コンベヤによつて外部（トンネル後方）へ搬出さ
れる。なお、スクリユーコンベヤが搬出する排出
土砂量は掘進機の掘削量に見合う量に規定してい
る。

ところで、スクリユーコンベヤの搬出端側に
は、搬出土砂を、さらにトンネル後方の適当に位
置に搬送するために従来、上記スクリユーコンベ
ヤに別のスクリユーコンベヤを連結すると共に、
そのスクリユーコンベヤの搬出端に、他のスクリ
ユーコンベヤの搬入端を直列に連結し、掘削土砂
を搬送するシールド掘進機の土砂搬送装置を構成
していた。

なお、上記土砂搬送装置を構成する各スクリユ
ーコンベヤは、粘土、泥質、岩石、礫等、性状と
大きさの相違する掘削土砂を搬送対象とするた
め、スクリユーコンベヤの外殼を形成する搬送管
の一端に駆動モータを取付け、これら搬送管内に
内装するスクリユー軸の片端を駆動モータに接続
し、そして、スクリユー軸に一対的に取付けられ
るスクリユー羽根外縁と搬送管内面との間に、ス
クリユー軸の軸振れをある程度許容する半径方向
の間隔を形成していた。

これは、搬送管に対してスクリユー軸を片持ち
状態で取付け、スクリユー羽根外縁と搬送管内面
との間に、スクリユー軸の軸振れをある程度許容
する半径方向の間隔を形成することによつて、大
きな礫等の搬送時に、スクリユー軸を適度に軸振
させてその搬送を可能にし、比較的小さな大きさ
の土砂の搬送時には、その土砂による回転支持に
よつてスクリユー軸の軸振れを自動的に修正させ
るようにするものである。したがつて粘土、泥
質、岩石、礫等、性状と大きさの相違する掘削土
砂を円滑に搬送可能になる。

ところで、トンネル等の施工計画および施工中
の計画変更等から、トンネル施工経路には、多々
上下左右の曲線掘孔の形成が要求され、その結
果、上記土砂搬送装置たるスクリユーコンベヤの
連結部を状況に応じて屈曲自在とする構造が要求
されていた。そこで、第１図及びおよび第２図に
示すように、スクリユー軸６ａ，６ｂをそれぞれ
内装した第１、第２のスクリユーコンベヤ１，２
の搬出端と搬入端とをエクスパンシヨンジヨイン
ト７によつて屈曲自在に連結し、そのエクスパン
シヨンジヨイント７内に上記スクリユー軸６ａ，
６ｂの搬出端及び搬入端を収容して土砂搬送装置
を構成していた。そして、エクスパンシヨンジヨ
イント７の最大屈曲角度に合わせてスクリユー軸
６ａ，６ｂの搬出端と搬入端との間に、エクスパ
ンシヨンジヨイント７の最大屈曲時に、スクリユ
ー軸６ａ，６ｂの搬出端と搬入端及びスクリユー
軸６ａ，６ｂのスクリユー羽根同士の接触を回避
させるための間隔を形成していた。エクスパンシ
ヨンジヨイント７は、軸方向に所定間隔を有して
半径方向外方へ突出された螺旋状のひだを形成し
て構成され、良好な伸縮性と可撓性を発揮するも
のである。この結果、上記屈曲施工にあつても掘
削土砂をトンネル後方へ良好に搬送可能になる。

［考案が解訣しようとする課題］ しかし、エキスパンシヨンジヨイント７の屈曲
時に、エキスパンシヨンジヨイント７内のスクリ
ユー軸６ａ，６ｂの端部が、それぞれの搬送管３
ａ，３ｂ内の土砂によつて規制されるため、この
時にスクリユー軸６ａ，６ｂのスクリユー羽根が
エキスパンシヨンジヨイント７の内面に接触して
エキスパンシヨンジヨイント７の内面を損傷させ
るような不具合が発生する。

そこで、従来では上記エキスパンシヨンジヨイ
ント７に内装される部分のスクリユー羽根の羽根
径を最大屈曲角に合わせて小径化することで対処
していたが、この構成では土砂の搬送効率を低下
させるばかりでなく、トンネルの屈曲施工角度が
大きくなるに応じてスクリユー羽根の羽根径をさ
らに小径にしなければならず自ずと限界があつ
た。

なお、スクリユーコンベヤの連結端相互を屈曲
自在な自在管継手で連結した「コンバインのアン
ローダ接続装置」（実公昭49−18215号公報）の提
案が知られている。この提案は、搬送対象がほぼ
一定粒径の穀物の品質を損ねずに搬送するため
に、２つのコンベヤを自在管継手で屈曲自在に連
結するにあつて搬送管内に収容するスクリユー軸
と搬送管の軸心を常に一致させておく必要が生
じ、スクリユー軸の対向軸端相互を自在継手で連
結したものものである。しかし、このようにスク
リユー軸端を連結するような構造をとると、粘
土、泥質、岩石、礫等、性状と大きさの相違する
土砂の搬送が困難になり、搬送管、スクリユーを
損傷させるおそれや、搬送抵抗が異常に増大する
ようなおそれがあるため、その採用は困難であ
る。

本考案の目的はシールド掘進機の曲線部施工の
際に、その曲線部施工箇所の屈曲度合に応じてス
クリユーコンベヤ相互の連結部を無理なく屈曲さ
せ、トンネル後方へ掘削土砂を効率良く搬送する
シールド掘進機の土砂搬送装置を提供することに
ある。

［課題を解訣するための手段］ 本考案は上記目的を達成するために、搬送管内
に、この搬送管より適宜長い軸長のスクリユー軸
を回転自在に収容し、スクリユー軸の片端を搬送
管の一端に取付けた駆動モータに連結してスクリ
ユーコンベヤを形成すると共に、そのスクリユー
コンベヤの他端相互を屈曲自在な継手で連結して
掘削土砂の搬送方向を上下左右に変更するシール
ド掘進機の土砂搬送装置において、上記搬送管の
他端相互を、外周面に一方の搬送管の軸線上に球
面の中心をおく凸状球面を形成した内管と、内周
面にその球面部に係合して上記中心回りに屈曲自
在に嵌合する凹状球面を形成した外管とでなる自
在管継手で連結し、この自在管継手の管長を、対
峙するスクリユー軸端間に上記管継手の最大屈曲
位置で軸端相互の接触を回避させる管長に形成
し、上記凹状球面にその位置で上記凸状球面内の
スクリユー羽根外縁との接触を回避させる拡径部
を形成したものである。

［作用］ 搬送管の一端に取付けた駆動モータを回転させ
るとこの搬送管内に導入された掘削土砂はスクリ
ユー軸のスクリユー羽根によつて一端側から他端
側に順次移動され、自在管継手内を通過して他の
搬送管内へ供給される。他の搬送管内のスクリユ
ー羽根は供給された掘削土砂を順次搬送する。こ
の搬送の過程で掘削土砂中に大きな石や礫等が混
入しているような場合には、各搬送管内の各スク
リユー軸が適度に軸振れを起こしその大きな石や
礫等を抵抗なく搬送する。これら石、礫の排出終
了後は、搬送される掘削土砂によつて各スクリユ
ー羽根が円滑に回転支持される。つまり、搬送対
象を一定の大きさ（粒度）の穀物とする上記従来
例（実公昭49−18215号公報）とは異り、粘土、
泥質、岩石、礫等、性状と大きさの相違する土砂
を良好に搬送し、かつ、搬送時に、搬送管、スク
リユーを損傷させるおそれや、搬送抵抗が異常に
増大するようなおそれがない。

掘穴が直線から曲線掘削に変更の際は、その曲
線掘削の屈曲角に合わせて自在管継手を屈曲させ
スクリユーコンベヤ相互の連結部を屈曲させる。
すなわち自在管継手は、一方の搬送管の軸線上に
球面の中心をおく内管の凸状球面に対して他方の
外管の凹状球面が屈曲方向に回動する。搬送管相
互の最大屈曲位置において、自在管継手の管長
を、対峙するスクリユー軸端間に上記管継手の端
相互の接触を回避させる管長で形成し、さらに凹
状球面にその位置で凸状球面内のスクリユー羽根
外縁との接触を回避させる拡径部を形成した結
果、その最大屈曲時にスクリユー軸端相互及びス
クリユー羽根相互の接触そしてスクリユー羽根外
縁と内管及び外管との接触が構造的に防止され
る。

［実施例］ 以下、本考案の好適一実施例を添付図面に基づ
いて詳述する。

第３図に示されるように、シールド掘進機１１
によつて掘削された土砂は、シールド掘進機１１
に取り付けられたシールド掘進機の土砂搬送装置
１２によつて、トンネル１０内の適宜位置に送ら
れ、そこからトンネル１０外部へと搬出される。

以下、上記シールド掘進機１０とシールド掘進
機の土砂搬送装置１２との関係について具体的に
説明する。

第３図に示すように、シールド掘進機１１は円
筒形のカツタホイール１３と、カツタホイール１
３の前部を閉塞して設けられ、掘削面を掘削する
ための回転カツタ部１４と、回転カツタ部１４か
らカツタホイール１３の後部側に適宜間隔を有し
てカツタホイール１３内を仕切り掘削土砂を取り
入れるためのカツタ室３３を区画形成するための
カツタフレーム１５と、カツタフレーム１５の下
部側に搬入端が挿入されたトンネル１０の上方に
傾斜して設けられた土砂搬出用のスクリユーコン
ベヤ１６とで主に構成される。スクリユーコンベ
ヤ１６は、搬送土砂によつてスクリユーコンベヤ
１６内に実質的に掘削土砂の止水壁を形成する。
スクリユーコンベヤ１６は、断面円環状の搬送管
１７と、搬送管１７に内装されて土砂を搬送する
スクリユー６ｃと、上記搬送管１７の搬出端５ｃ
に設けられスクリユー６ｃと連結されて駆動力を
伝達する油圧モータ１８と、上記搬出端５ｃ側の
排出口１９に取付けた自在管継手２０とから構成
される。この搬送管１７の搬出端側には搬送土砂
を排出する排出口１９が形成される。

さて、第３図乃至第４図に示すように、排出口
１９から排出された土砂をトンネル後方へ搬送す
るための土砂搬送装置１２は、第１、第２のスク
リユーコンベヤ１，２とこれらを屈曲自在に連結
する自在管継手１１とから構成される。

第１のスクリユーコンベヤ１は、断面円環状の
搬送管３ａと、この搬送管３ａの搬入端４ａから
搬出端５ｂまで内装され、さらにその搬出端５ｂ
から所定間隔だけ搬送管３ａの外部に突出された
土砂搬送用のスクリユー軸６ａと、上記搬入端４
ａにその搬入端を閉じて取付けられ、スクリユー
軸６ａの片端と連結されて、スクリユー軸６ａを
回転駆動する駆動モータ１８とから構成される。
駆動モータ１８は実施例では油圧モータから構成
される。第１のスクリユーコンベヤ１の搬送管３
ａには、その搬入端４ａ側に投入口２３が形成さ
れる。上記投入口２３と上記排出口１９とは自在
管継手２０で連結される。第２のスクリユーコン
ベヤ２は、第１のスクリユーコンベヤ１とほぼ同
様に構成される。すなわちこの第２のスクリユー
コンベヤの搬出端５ａ側には上記油圧モータ１８
が取付けられ、さらに、この第２のスクリユーコ
ンベヤ２の搬出端５ａ側には、排出口２４が開口
されている。そして、搬送管３ｂに内装されるス
クリユー軸６ｂも、搬送管３ｂの搬入端４ｂから
搬送管３ｂの外部に所定間隔だけ突出している。

第４図に示すように、自在管継手１１は、外周
面に一方の搬送管３ａの軸線上に球面の中心をお
く凸状球面３０を形成した内管２１と、内周面に
その凸状球面３０に係合して上記中心回りに屈曲
自在に嵌合する凹状球面３１を形成した外管２２
から構成される。

一方、第１のスクリユーコンベヤ１の搬送管３
ａの搬出端５ｂおよび第２のスクリユーコンベヤ
２の搬送管３ｂの搬入端４ｂには、その外周にフ
ランジ２５が設けられ、それぞれが上記内管２１
および外管２２にフランジ接続される。そして上
記外管２２と上記内管２１との嵌合状態におい
て、土砂が自在管継手１１の外部に排出されない
よう凹状球面３０の周面の適宜位置には、シール
リング２９が取付けられている。第４図に示され
るように、第１のスクリユーコンベヤ１の搬出端
５ｂ側のスクリユー軸６ａ端部２６と、第２のス
クリユーコンベヤの搬入端４ａ側のスクリユー軸
６ａの端部２７とは、上記自在管継手１１が最大
に屈曲された際にあつても、その端部２６，２７
相互が接触しないよう端部２６，２７相互間に軸
方向に所定間隔を有する管長で形成される。そし
て凹状球面３１には、搬送管３ａ，３ｂの最大屈
曲角位置で凸状球面３０内のスクリユー羽根２８
の外縁との接触を回避させるために、凹状球面３
１を半径方向外方に拡径させて拡径部３２を形成
する。このように端部２６，２７相互に間隔を形
成し、拡径部３２を形成すると、凹状球面３１に
対して相対的に凸状球面３０が回動されても上記
スクリユー軸６ａ，６ｂの端部２７，２８相互、
及び、上記スクリユー羽根２８，２８相互の接
触、そしてスクリユー羽根２８，２８と内管２１
の内面及び外管２２の内面との接触が防止され
る。

以下、本考案の実施例の作用について説明す
る。

第３図に示すように、シールド掘進機１１によ
つて掘削された土砂は、カツタホイール１３内に
採り入れられ、スクリユーコンベヤ１６によつて
搬送され、排出口１９から自在管継手２０を介し
て搬送管３ａの投入口２３に投下される。

搬送管３ａの一端に取付けた油圧モータ１８を
回転させると、この搬送管３ａ内に導入された掘
削土砂は、スクリユー軸６ａのスクリユー羽根２
８によつて他端側、すなわち搬入端側から他端側
に順次移動され、自在管継手１１内を通過して他
の搬送管３ｂ内へ供給される。他の搬送管３ｂ内
のスクリユー羽根２８は、供給された掘削土砂を
順次搬出端側へ搬送する。この搬送の過程で掘削
土砂中に大きな石や礫等が混入しているような場
合は、各搬送管３ａ，３ｂ内の各スクリユー軸６
ａ，６ｂが適度に軸振れを起こしその大きな石や
礫等を抵抗なく搬送する。これら石、礫の排出終
了後は、搬送される掘削土砂によつて各スクリユ
ー羽根２８，２８が円滑に回転支持される。第１
のスクリユーコンベヤ１より第２のスクリユーコ
ンベヤ２に搬送された掘削土砂は、トンネル後方
のズリトロ台車３０等に排出される。このよう
に、搬送対象を一定の大きさ（粒度）の穀物とす
る上記従来例（実公昭49−18215号公報）とは異
り、粘土、泥質、岩石、礫等、性状と大きさの相
違する土砂を良好に搬送し、かつ、搬送時に、搬
送管、スクリユーを損傷させるおそれや、搬送抵
抗が異常に増大するようなおそれがない。

一方、拡径部３２は、第４図中２点鎖線で示し
た屈曲位置においてスクリユースクリユー羽根２
８，２８の外縁が内管２２の内面に接触しないよ
うにする逃げ間隔を形成する。拡径部３２の容積
は上記自在管継手１１の最大屈曲角度に合わせて
訣定することは当然である。そして、スクリユー
軸６ａ，６ｂが仮に偏心回転するようなことがあ
つても上記内管２１及び外管２２をスチールで形
成することによつて耐摩耗性に対して充分な安全
性を備える。

この結果、シールド掘進機の土砂搬送装置１１
は屈曲自在となり自在な曲線部施工を可能にす
る。

尚、上記実施例では搬送管３ａに内管２１を接
続し、搬送管３ｂに外管２２をフランジ接続する
説明をしたが、この逆であつても構わない。また
搬送管３ａ，３ｂに対する内管２１および外管２
２を溶接で接続しても構わない。

また、上記内管２１と外管２２の嵌合によつて
屈曲される構成は、第１、第２のスクリユーコン
ベヤ１，２を連結するような用途に限らず、例え
ば上記シールド掘進機１１から搬出された土砂を
コンクリートポンプなどの圧送ポンプを使用して
圧送する場合において、その搬送系路の途中の曲
線部或いは段差部等に対して上記内管２１と外管
２２とからなる自在管継手を使用することができ
る。

［考案の効果］ 以上、本考案によれば次のごとき優れた効果を
発揮する。

スクリユーコンベヤ相互を屈曲自在な自在管継
手で連結し、各スクリユーコンベヤを構成する搬
送管内のスクリユー軸の片端を、搬送管の一端に
取付けた駆動モータに連結し、各スクリユー軸を
軸振れ可能に構成したから、大きな石、礫などの
搬送時には各スクリユー軸の軸振れによつてその
排出を容易にし、石、礫の搬送終了後は、掘削土
砂のスクリユーに対する回転抵抗（支持反力）で
スクリユーに自動調心的機能をもたせることがで
きる。そして、トンネル屈曲施工にあつて自在管
継手の最大屈曲範囲内で、対峙するスクリユー軸
相互の接触とスクリユー羽根相互の接触を防止
し、かつ、スクリユー羽根外縁と内管内面との接
触及び、スクリユー羽根外縁と外管内面との接触
を防止してスクリユー羽根および内管、外管に摩
耗を抑制し、トンネル内での掘削土砂の搬送を円
滑なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシールド掘進機の土砂搬送装置である
２基のスクリユーコンベヤの連結部にエキスパン
シヨンジヨイントを用いた従来例を示す概略断面
図、第２図はエキスパンシヨンジヨイントを屈曲
させた状態を示す図、第３図はシールド掘進機を
使用してトンネルの掘進状態とこれに設けられた
２基のスクリユーコンベヤの搬送装置の連結部を
本考案にかかる凸状球面を有する内管と、これに
嵌合する凹状球面を有する外管とによつて屈曲自
在に接合した状態を示す図、第４図は上記凸状球
面を有する内管と、これに嵌合する凹状球面を有
する外管と各スクリユーコンベヤとの接続状態を
示す要部詳細断面図である。 図中、１，２はスクリユーコンベヤ、３ａ，３
ｂは搬送管、６ａ，６ｂはスクリユー軸、１８は
駆動モータ、２１は内管、２２は外管、３０は凸
状球面、３１は凹状球面、３２は拡径部である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 搬送管内に、この搬送管より適宜長い軸長のス
   クリユー軸を回転自在に収容し、スクリユー軸の
   片端を搬送管の一端に取付けた駆動モータに連結
   してスクリユーコンベヤを形成すると共に、該コ
   ンベヤの他端相互を屈曲自在な継手で連結して掘
   削土砂の搬送方向を上下左右に変更するシールド
   掘進機の土砂搬送装置において、上記搬送管の他
   端相互を、外周面に一方の搬送管の軸線上に球面
   の中心をおく凸状球面を形成した内管と、内周面
   にその球面部に係合して上記中心回りに屈曲自在
   に嵌合する凹状球面を形成した外管とでなる自在
   管継手で連結し、該管継手の管長を、対峙するス
   クリユー軸端間に上記管継手の最大屈曲位置で軸
   端相互の接触を回避させる管長に形成し、上記凹
   状球面にその位置で上記凸状球面内のスクリユー
   羽根外縁との接触を回避させる拡径部を形成した
   ことを特徴とするシールド掘進機の土砂搬送装
   置。