JPH0227034Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、掘削対象とする崩壊し易い地質中に
巨礫を多く混在する地盤を円滑に掘進することが
できるシールド掘進機に関する。これは、地中に
トンネルを掘削する中小口径の掘進機の分野で利
用されるものである。

〔従来の技術〕

従来のシールド掘進機は、その掘削対象とする
軟らかい地質の地盤中に混在する砂礫が比較的に
小さいので、特に支障なくトンネル掘削をするこ
とができる。しかも、上述のようなシールド掘進
機の掘進に好適な地盤を選定して、トンネル掘削
が行われることが多い。ところが、最近の下水道
などの敷設工事におけるそのトンネル掘削工事で
は、従来のシールド掘進機が使用できるような好
適な地盤が少なくなつてきている。したがつて、
そのシールド掘進機は、例えば、直径が１メート
ルにも及ぶ巨礫を多く混在する崩壊し易い砂礫地
盤を掘進する場合、その巨礫に遭遇する度に掘進
が不可能となつたり、その巨礫の除去に多くの手
間と多額の費用を要すると共に、地表面の崩壊を
きたす事態が生じるなどの問題がある。

〔考案の目的〕

本考案は、上述の問題を解決するためになされ
たもので、その目的は、砂礫地質中に巨礫が混在
する地盤を掘削対象とする場合、その地盤を円滑
にトンネル掘削することができると共に、その掘
削能率の向上を図り得るシールド掘進機を提供す
ることである。

〔考案の構成〕

本考案の構成を図面に基づいて説明すると、第
１図ａに示すように、シールド掘進機１は、シー
ルド本体２の前端部２ａ内で開閉すると共に前後
方向に反転回能で、多数の削岩機挿入穴５ｇが穿
設された１対の半球状バケツト５Ａおよび５Ｂ
と、この半球状バケツト５Ａ，５Ｂを本体機軸２
ｍに直交して軸承するバケツト支持部材７を本体
機軸２ｍ方向に変位させるバケツト変位手段１０
と、半球状バケツト５の後部でシールド本体２を
前後に仕切る気密用隔壁１５と、この隔壁１５に
摺動して進退自在の気密排出可能なスクリユーコ
ンベア１６と、を具備している。

〔実施例〕

以下、本考案をその実施例の図面を参照しなが
ら説明する。

第１図ａに示すように、シールド掘進機１で
は、そのシールド本体２の前端部２ａ内で開閉す
ると共に、前後方向、矢符３，４方向に反転可能
な１対の半球状バケツト５Ａ，５Ｂが、前端部２
ａから後方に見て凸状をした椀を形成するように
設けられている。両バケツト５を上述のように開
閉および反転させるために、第１図ｂに示すよう
な４本の旋回ジヤツキ６Ａ，６Ｂが設けられてい
る。そのピストンロツドの端部６ａ，６ｂはバケ
ツト５の内面部に固着された部材５ａ，５ｂを介
して回動自在に装着されると共に、そのシリンダ
部の端部６ｃ，６ｄはシエル２ｂの内面に固着さ
れた部材２ｃを介して回動自在に装着されてい
る。バケツト支持部材７〔第１図ａ参照〕は、シ
エル２ｂの内面を本体機軸２ｍの前後方向である
矢符８，９方向に、バケツト変位手段１０である
４本のスライドジヤツキ〔第１図ｃ参照〕を介し
て、摺動自在に装着されている。そのバケツト支
持部材７の先端部７ａを形成するアーム７Ａ，７
Ｂに一体化されたピン７ｂ，７ｃが、本体機軸２
ｍに直交して設けられている。なお、上述の両バ
ケツト５Ａ，５Ｂは、その反転用の嵌入穴５ｃ，
５ｄが穿設され、ピン７ｂ，７ｃに回動自在に軸
承されると共に、バケツト支持部材７と一緒に移
動自在となつている。さらに、両バケツト５には
それぞれ１個のマンホールが穿設され、そのマン
ホール用カバー５ｅ，５ｆが嵌着されると共に、
切羽１１に地盤中の巨礫が現れた際に、その巨礫
を破砕するための削岩機１２のガン１２ａ〔第２
図ａ参照〕挿入用の多数の挿入口５ｇが穿設され
ている。シールド本体２の前端部２ａのシエル２
ｂはシールドフード２ｄを形成するように厚肉状
となつていると共に、そのシールドフード２ｄの
前面に切羽１１を掘削するための複数個のカツテ
ングウエツジ１３が固着されている。シールドフ
ード２ｄの内面に、両バケツト５を閉止した状態
で掘進する時、湧水や土石のシールド本体２内へ
の侵入を防止するためのシールパツキン２ｅが装
着されている。両バケツト５の外面には、カツテ
ングウエツジ１４が固着されている。バケツト変
位手段１０の４本のスライドジヤツキは後述の気
密用隔壁１５を貫通して設けられ、そのシリンダ
部の端部１０ａはシエル２ｂの内面に固着された
部材２ｆに装着され、そのピストンロツドの端部
１０ｂはバケツト支持部材７の内面に固着された
部材７ｄに装着されている。気密用隔壁１５は１
対のバケツト５の後部で、シールド本体２を前
後、すなわち、前部２Ａと後部２Ｂとに仕切るよ
うにシエル２ｂの内面に固着されると共に、掘削
土石を気密排出可能スクリユーコンベア１６が、
この隔壁１５に矢符１７，１８方向に摺動可能か
つ進退自在に貫挿され、その摺動部１５ａには前
部２Ａと後部２Ｂとの気密を保持するための図示
しないシールパツキンが嵌入されている。隔壁１
５には、その仕切りを境にしてシールド本体２の
前部２Ａ内を圧気するための、図示しないエアコ
ンプレツサに連結された管路１９が接続され、そ
の管路中に止め弁２０と、大気に戻すための枝管
１９Ａと止め弁２０Ａを介在させている。隔壁１
５にはマンホール２１が設けられ、〔第１図ｄ参
照〕そのマンホールカバー２２が装着されてい
る。また、隔壁１５には、セグメント２３により
構築されたトンネル壁を押圧してシールド本体２
を掘進させる12本のシールドジヤツキ２４〔第１
図ｅ参照〕が固着されている。そして、スクリユ
ーコンベア１６を矢符１７，１８方向に進退させ
るための２本のシリンダ２５のピストンロツドの
端部２５ａが、隔壁１５に固着された部材１５ｂ
に装着されると共に、そのシリンダ部の端部２５
ｂがスクリユーコンベア１６の外面に固着された
部材１６ａに装着されている。スクリユーコンベ
ア１６のスクリユー１６Ａは、ユニバーサルジヨ
イント２６を介して駆動源２７例えば、油圧モー
タにより駆動される。スクリユーコンベア１６の
後端部の下部に、排出口１６Ｂが設けられると共
にその排出口１６Ｂをシリンダ３０で開閉するゲ
ート２８が設けられている。そのゲート２８が排
出口１６Ｂを開くと、スクリユー１６Ａで搬送さ
れた掘削土石が落下して、転載される土石排出用
のベルトコンベア２９が設置されている。スクリ
ユーコンベア１６の外面のほぼ中央部にセグメン
ト２３の組み立て用のウインチ３１〔第１図ｆ参
照〕が固着されると共に、ウインチ３１は図示し
ない駆動源により駆動される。そのウインチ３１
のワイヤロープ３１Ａをガイドしかつその表面で
滑動させるワイヤロープガイド３２がスクリユー
コンベア１６の外面に固着されている。なお、シ
ールド本体２のシエル２ｂの最後部には、セグメ
ント２３により構築されたトンネルの外面に押圧
させて、湧水や土石のシールド本体２内への浸入
を防止する複数個のテールシール３３が装着され
ている。

上述の実施例によれば、次のように作動させる
と、シールド掘進機は掘削対象の巨礫が混在した
地盤を掘進することができる。

第２図ａに示すように、第１段階では、シール
ド掘進機１が所定の掘進を終え、セグメント２３
がシールド本体２内のウインチ３１を用いて１リ
ング幅のトンネルに構築された状態である。な
お、１対の半球状バケツト５Ａ，５Ｂはそれぞれ
矢符３方向に反転を完了し、シールド本体２の前
端部２ａから後方に見て凸状となつている。次
に、第２図ｂに示すように、第２段階では、シー
ルドジヤツキ２４がセグメントリングを押圧する
ことによつて反力を得て、シールド掘進機１が新
しい地盤を掘進する。一方、第１段階では、切羽
１１の地盤中に巨礫３４が混在しそのままの状態
では、第２段階での掘進が妨げられるので、ま
ず、その巨礫３４を破砕して可能な限り中小石に
する必要がある。その作業のために、前部２Ａに
作業者を入れるので、前部２Ａを大気圧にする。
すなわち、止め弁２０を閉じて止め弁２０Ａを開
くと、隔壁１５に接続された管路１９を経て枝管
１９Ａからシールド本体２の前部２Ａを圧気して
いる高圧空気が流出し、前部２Ａは大気圧に下げ
られる〔第１図ａ参照〕。作業者はマンホールカ
バー２２を取り外し、そのマンホール２１から前
部２Ａに入ることができる。そして、作業者は、
例えば、半球状バケツト５Ａに穿設された多数の
挿入口５ｇの中から巨礫３４の破砕に適切な挿入
口５ｇを選択し、その挿入口５ｇに削岩機１２の
ガン１２ａを挿入して巨礫３４を破砕し、例え
ば、中小石３４Ａ，３４Ｂにする。なお、他の挿
入口５ｇはプラグの挿入で閉塞されている。他の
破砕作業として巨礫３２に貫通しない穴を明け、
その穴に膨張材を封入して破砕させることもでき
る。必要があれば、作業者はマンホールカバー５
ｅを取り外し、そのマンホールを利用してシール
ドフード２ｄの直下で、切羽１１とバケツト５の
外面との空間に際りて、巨礫３２の破砕作業を行
なうことができる。その巨礫３２の破砕がなされ
例えば、巨礫３４が２個に割られ中小石３４Ａ，
３４Ｂとなると、作業者はマンホールカバー５ｅ
および２２を取り付け、シールド本体２の後部２
Ｂに移り、前部２Ａを気密にする。そして、第２
図ｂに示す第２段階では、止め弁２０Ａを閉じ、
止め弁２０を開き管路１９より高圧空気を導入さ
せ前部２Ａを圧気して、切羽１１からの湧水の前
部２Ａへの侵入を防止する。その際、スクリユー
コンベア１６の排出口１６Ｂはゲート２８がシリ
ンダ３０の伸長によつて閉止されているので、上
述の圧気はスクリユーコンベア１６内を通つて抜
けることがなく保持されている。次に、12本のシ
ールドジヤツキ２４を一斉に矢符９方向に伸長さ
せると、上述したように反力を得てシールド本体
２は掘進する。そして、シールドフード２ｄに固
着されたカツテイングウエツジ１３が地盤を掘削
する。その際、シールドジヤツキ２４の伸長量に
対応して、バケツト変位手段１０である４本のス
ライドジヤツキはシールドジヤツキ２４の伸長量
と同じ量だけ矢符９方向に同時に縮小させるの
で、バケツト５はバケツト支持部材７とその先端
部７ａのアーム７Ａ，７Ｂとピン７ｂ，７ｃとを
介してシエル２ｂの内面を相対的に摺動して、第
１段階と同一位置に留まつている。他方、シエル
２ｂの内面に固着された気密用隔壁１５と、第１
段階と同様にシリンダ２５〔第１図ａ参照〕の縮
小により矢符１７方向に進んだ位置にあるスクリ
ユーコンベア１６と、はシールド本体２と一緒に
矢符８方向に移動する。そして、中小石３４Ａは
土石と一緒にシールドフード２ｄの直下に導入さ
れ、シールド掘進機１の第２段階の掘進が完了す
る。第２図ｃに示すように、第３段階では、第２
段階と同様に前部２Ａの圧気は保持されると共
に、１対のバケツト５は第１および第２段階と同
様の位置でかつ同様の向きを保持している。次に
述べる第４段階で、バケツト５を矢符４方向に反
転させる準備として、スクリユーコンベア１６を
シリンダ２５を伸長させ、矢符１８方向に退避さ
せておく。続いて、第２図ｄに示す第４段階で
は、各２本の旋回ジヤツキ６Ａ，６Ｂをそれぞれ
同時に縮小させ前者はバケツト５Ａを、後者はバ
ケツト５Ｂを、それぞれ矢符４方向に反転させて
シールド本体２の前端部２ａから後方に見て凹状
にする。第３段階での切羽１１と凸状になつてい
るバケツト５との間に中小石３４Ａを混在させて
充満した土石は、バケツト５が凹状となるので、
そのバケツト５内になだれ込む。その時点では、
土石の表面は傾斜面を形成して空間３５が生じて
いる。そこで、第２図ｅに示すように、第５段階
では、前段階と同様のバケツト５の向きで、バケ
ツト変位手段１０のスライドジヤツキを伸長させ
て、バケツト５を矢符８方向に移動させると、前
述の空記３５は狭められる。次に第２図ｆに示す
ように、第６段階では、旋回ジヤツキ６を伸長さ
せてバケツト５を矢符３方向に反転させ、シール
ド本体２の前端部２ａから後方に見て凸状にす
る。その際、カツテイングウエツジ１４はバケツ
ト５の反転を円滑に行なわせることができる。し
たがつて、中小石３４Ａは多量の土石と一緒にシ
ールド本体２の前部２Ａに取り込まれる。次に、
前部２Ａを前述したようにして大気にすると共
に、シリンダ２５を縮小させてスクリユーコンベ
ア１６を矢符１７方向に進ませる。そのスクリユ
ー１６Ａを駆動源２７によりユニバーサルジヨイ
ント２６を介して駆動させ、土石の搬送を行なわ
せその土石を、シリンダ３０の縮小によつて排出
口１６Ｂが開くようにゲート２８を移動させるこ
とによつてベルトコンベア２９に転載させて、ト
ンネル後方に排出させることができる。中小石３
４Ａの大きさによつては、スクリユーコンベア１
６による排出が不可能な場合がある。そこで、ス
クリユーコンベア１６を矢符１８方向に退避させ
た後に、生じたスペースを利用して再度作業者が
マンホール２１から前部２Ａに入り、削岩機など
を用いて小石に破砕することができる。この第６
段階の状態は第１段階の状態に戻つているので、
トンネルの１リング幅分の掘進が完了し１サイク
ルの稼働を終える。このサイクルを順次繰り返す
ことにより所望のトンネルを掘削することができ
る。

ちなみに、本考案のシールド掘進機は地表面か
ら５〜８メートルの深さにおいて掘進し、かつ、
掘削するトンネルの直径は２〜４メートル範囲で
ある。なお、直径が３〜４メートルのトンネルを
掘削する場合、第１図ａ，ｂの、二点鎖線で示す
ような棚部３６を装着させることにより、地盤の
崩壊を防止する機能を持たせることができる。

〔考案の効果〕

本考案は以上詳細に説明したように、シールド
掘進機が、掘削対象とする崩壊し易い地質中に巨
礫などが混在する地盤を円滑に掘進することがで
きる。そして、従来のシールド掘進機が上述の地
盤を掘進する場合に比較して、掘進が不可能とな
る事態や困難な巨礫の除去作業を回避することが
できるので、巨礫の除去に伴う地表面の崩壊など
の大きな事故の発生が避け得ると共に、大石の除
去作業に必要な手間と費用が不要となり、高能率
かつ安価にトンネルを掘削することができる。加
えて、従来のように、地盤中に小石のみが混在す
る地盤を選ぶことなく、シールド掘進機はトンネ
ル掘削計画に沿つた所望の場所に最短距離で掘進
できるので、公共事業として必要な下水道などの
トンネル掘削に広く利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本考案のシールド掘進機の縦断面
図、第１図ｂは同図ａの−線矢視断面図、第
１図ｃは同図ａの−線矢視断面図、第１図ｄ
は同図ａの−線矢視断面図、第１図ｅは同図
ａの−線矢視断面図、第１図ｆは同図ａの
−線矢視断面図、第２図ａ〜ｆはシールド掘進
機の掘進作動の第１段階から第６段階までにわた
る説明図である。 １……シールド掘進機、２……シールド本体、
２ａ……前端部、２ｍ……本体機軸、３，４……
前後方向、５，５Ａ，５Ｂ……半球状バケツト、
５ｇ……挿入穴、７……バケツト支持部材、１０
……バケツト変位手段、１２……削岩機、１５…
…気密用隔壁、１６……スクリユーコンベア。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 シールド本体前端部内で開閉すると共に前後方
   向に反転可能で、多数の削岩機挿入穴が穿設され
   た１対の半球状バケツトと、 この半球状バケツトを本体機軸に直交して軸承
   するバケツト支持部材を本体機軸方向に変位させ
   るバケツト変位手段と、 前記半球状バケツトの後部でシールド本体を前
   後に仕切る気密用隔壁と、 この隔壁に摺動して進退自在の気密排出可能な
   スクリユーコンベアと、 を具備することを特徴とするシールド掘進機。