JPH026156Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はシールド推進機の改良に係るものであ
る。

第１図は従来のシールド推進機を示し、１はシ
ールド本体、２はカツタで、支持部はＡ，Ｂ両圧
力室が十分連通している構造で、カツタ軸受３の
外周回転側にボルトで締結されている。同カツタ
軸受３の外周回転側には歯車を設けたりチエンを
取付ける等の動力伝達部が設けられており、数個
のカツタ回転駆動源４の駆動軸に取付けられたピ
ニオンと噛合し、同駆動源４によつて前記カツタ
２が旋回されるようになつている。５はバルクヘ
ツドで、カツタ軸受３の固定側にボルトで締結さ
れるとともに、シールド本体１にボルト締結また
は溶接によつて固定されている。

図中６はシールドジヤツキ、７，８は土砂シー
ルである。

９は〓排出用のスクリユウコンベヤ装置で、そ
の先端はＡ室またはＢ室に連通し、その外筒１０
はバルクヘツド８にボルト締結、または溶接で固
定される。また１１はスクリユウ羽根、１２は同
スクリユウ羽根駆動源、１３は排土口のゲート
で、油圧ジヤツキ等で開閉されるようになつてい
る。

而してスクリユウコンベヤ９のスクリユウ羽根
１１が第１図に示すようにリボンスクリユウの場
合や地下水圧または土圧が高い場合、或いは崩壊
性のある土砂で透水係数の高い場合には、ゲート
１３より水が噴発したり土砂が流出し、チヤンバ
ー内の圧力を急激に降下させ、延いては地山の崩
壊を招来する危険性が高い。また坑内に流出する
水や土砂は場合によつては坑内の作業者や機器類
に損害を与える可能性もあり、危険である。

従つて第１図に示すようなシールド掘進機を、
砂礫層等の透水係数が高く湧水の多い地山や、Ｎ
値が低く水圧の高い崩壊性を有する地山等に採用
する場合には、施工上の困難が多い。

このため改良案として泥土をチヤンバ内に注入
する工法も考案されているが、排土口部における
前記流出現象は完全に解消されていない。特にリ
ボンスクリユウを用いる場合の連続的排土時にお
ける適切な止水方法は全くないのが実情である。

また第２図に示すように、スクリユウコンベヤ
９の後方にスクリユウ羽根の存在しない中空区間
を設け、〓をこの区間で滞留、圧密して不透水層
を形成し、止水壁を連続的に維持しようとするも
のが提案されている。この場合、中空区間の距離
を排出土砂の性状によつて変えることによつて、
更に圧密や滞留の度合を変えることもできる。

第２図においてスクリユウコンベヤ部でスクリ
ユウ１１はリング１４に固定され、更に同リング
１４の外周に取付けられた歯車１５等によつて旋
回力を伝達されるようになつている。更にその後
方では内筒１６と外筒１７とが油圧ジヤツキ１８
やターンバツクル等によつて摺動しうるようにな
つている。

しかしながら前記改良案においても、土質によ
つては中空区間を相当長くしないと〓の滞留、圧
密ができず、水や土砂が坑内に流出するという欠
点がある。

本考案はこのような問題点を解訣するために提
案されたものであつて、バルクヘツドを有し、切
羽側に前記バルクヘツドを介して連通するように
スクリユウコンベヤを配設し、同スクリユウコン
ベヤの後部排出口に内外筒よりなる伸縮可能な圧
密室を連設し、同圧密室にブラシ状に束ねられ、
自由端を筒中心に向けた弾力性のある抵抗体を設
けてなることを特徴とするシールド推進機に係る
ものである。

本考案に係るシールド推進機においては前記し
たように、切羽側にバルクヘツドを介して連通す
るように配設されたスクリユウコンベヤの後部排
出口に、内外両筒よりなる伸縮可能な圧密室を連
設し、同圧密室内にブラシ状に束ねられ、自由端
を筒中心に向けた弾力性のある抵抗体を設けたの
で、前記圧密室内に〓が滞留、圧密され、スクリ
ユウコンベヤによる連続排土時におけるチヤンバ
内の土圧及び水圧は前記した圧密室における〓の
不透水層化によつて遮断される。而して土質に応
じて前記圧密室を構成する内外両筒を伸縮して圧
密室の長さを調整するとともに、抵抗体の取付段
数を調整することによつて、確実な遮断性能を発
揮することができる。またこのように、物理的手
段を用いて、〓を滞留、圧密させて止水層を形成
することによつて、チヤンバ内への泥土の注入量
を必要最小限に抑制しうるものである。

また前記したように抵抗体を設けることによつ
て圧密室の全体の長さを予め短かくできるので、
抗内のスペースにおける有効空間を広くとること
ができる。

このように本考案に係るシールド推進機によれ
ば、スクリユウコンベヤのゲートから坑内への土
砂や水の自然流出や噴発が防止され、チヤンバ内
に対する高価な泥土の注入量を減少しながら連続
的に止水層を形成して地山の崩壊を防止し、より
安全で経済的な施工が可能となる。

以下本考案を図示の実施例について説明する。

２１はシールド本体、２２はカツタで支持部は
Ａ，Ｂ両圧力室が十分に連通している構造で、カ
ツタ軸受２３の外周回転側にボルトで締結されて
いる。同カツタ軸受２３の外周回転側には歯車等
の動力伝達部が一体に取付けられ、バルクヘツド
２４に取付けられた数個のオイルモータ、電動機
等より構成されたカツタ回転駆動源２５の駆動軸
に取付けられたピニオン等に噛合し、同駆動源２
５によつて旋回されるようになつている。前記バ
ルクヘツド２４はシールド本体２１にボルト締
結、または溶接によつて固定され、更にカツタ軸
受２３の固定側とボルトで締結されている。

図中２６はシールドジヤツキ、２７，２８は土
砂シールでカツタ軸受部等に土砂や水が侵入しな
いようにしている。

２９は〓排出用のスクリユウコンベヤ装置で、
その先端は図示の実施例の如くＢ室に連通する
か、またはＡ室に連通していて、その外筒３０は
バルクヘツド２４にボルト締結、または溶接で固
定されている。３１はスクリユウ羽根で、通常の
スクリユウの他に、図示のようなリボンスクリユ
ウやパドルスクリユウがあり、回転駆動源３２に
よつて駆動回転され、チヤンバ内の〓を後方に排
出せしめる。

前記スクリユウコンベヤ装置２９におけるスク
リユウ端部から後方の空間は圧密ゾーンで、外筒
３０に接続されている。

第４図は圧密ゾーンの詳細を示し、外筒３０に
接続された内筒３３に外筒３４が同一軸線上に沿
つて可摺動的に嵌合され、例えば内筒３３の外周
に配設されたＯリング等のシール材によつて内外
両筒間がシールされている。前記内外両筒３３，
３４間には油圧ジヤツキ３５若しくはターンバツ
クル等のねじを使用した伸縮装置が介装されてい
る。

内筒３３の内側には、ゴム、樹脂、薄鋼板や鋼
線等の弾力性、復元性のある材料を短冊状または
ブラシ状に束ね、自由端部が筒の中央方向に指向
するように構成された抵抗体３６を、内筒全周ま
たは部分的に、１列または数列固定して土砂の流
動に対する抵抗体を構成する。

図示の実施例では抵抗体３６としてワイヤブラ
シが使用されている。また同抵抗体３６は内筒３
３に固定してもよいし、同内筒３３の内側に更に
内筒部片を設けて同部片に固定してもよい。また
固定方法としては、何れの場合もボルト締結、溶
接等により、直接若しくは束ねた台座を介して間
接的に固定する。

図示の実施例は前記したように構成されている
ので、カツタ２２によつて掘削された〓はＡ室ま
たはＢ室内に取込まれ、Ｂ室中に臨むスクリユウ
羽根３１の回転動作によつて〓を後方に搬送す
る。

このように後方に搬送された〓はスクリユウ羽
根の存在しない内筒３３及び外筒３４によつて形
成された圧密室に滞留する。而してスクリユウ羽
根３１による土砂の搬送は連続的に行なわれるた
めに、滞留した〓は次第に圧密され、更に圧密さ
れた〓が内筒３３から外筒３４に摺動してゲート
３７より坑内に排出される。図中３８は同ゲート
３７に開閉用油圧ジヤツキである。

このようにゲート３７から排出されたときの土
砂はチヤンバ内にあるときの状態、即ち土砂と地
下水、更には注入された泥土が攬拌された状態か
ら圧密されて脱水された状態になる。

また前記圧密室内では、土砂の不透水層化が促
進される。圧密ゾーンにおける土砂を圧密する要
素として、内外筒の摩擦抵抗があり、次式で表わ
される。

摩擦力を一般式で表わすと、下記の(1)式のよう
になる。

Ｆ＝μ・Ｎ …(1) 但しμ：摩擦係数、Ｎ：軸力、Ｆ：摩擦力、 今、円管内で土砂を充満し、均一な圧力を以つ
て管壁に押付けた状態で充満された土砂が移動す
ることのできる力F₁は下記の(2)式で表わされる。

F₁：移動力、μ：管壁の摩擦係数、Np：土砂
が管壁に及ぼす平均軸力、Ｄ：管径、Ｌ：圧密ゾ
ーン長さ、Ｐ：土砂の押付け圧力とすれば Np＝π・Ｄ・Ｌ・Ｐと仮定して (1)式より F₁＝μ・π・Ｄ・Ｌ・Ｐ …(2) また土砂が完全に充満されない状態では、Ａ：
相当接触面積（土砂の管壁に接触している面積）、
Ｐ：相当平均接触圧（土砂の管壁へ与える荷重の
平均値）とすれば、不完全充填時の移動力F₂は
下記の(3)式で表わされる。

F₂＝μ・Ａ・Ｐ …(3) なお(2)式は(3)式の特殊な場合、（圧密状態）と
考えられる。

今、スクリユウ羽根３１の回転による〓の搬出
力をFsとすれば、圧密土砂を排出するためには Fs＞F₁ …(4) であることが必要である。

また圧密状態に達していない場合（不完全充填
時）には、F₂の値を大きくすることが必要であ
る。

土砂が充満されない状態でスクリユウコンベヤ
から連続的に機外に搬出すると、水や土砂が切羽
からの土圧、水圧により噴出したりすることがあ
り危険である。従つてF₂の値を大きくして土砂
の滞留を促進させることが安全対策として重要で
ある。

即ち(3)式中のＡ若しくはμの値を大きくして
F₂の値を大きくしF₁の状態に近づけ、土砂の滞
留及び圧密状態を造成する。

具体的には油圧ジヤツキ３５を伸長して内筒３
３及び外筒３４によつて形成される圧密室の全長
Ｌを長くすることによつて(3)式中のＡの値を大き
くする。また前記抵抗体３６を設けることによつ
て土砂と管壁との摩擦係数μを飛躍的に大きくす
ることができる。同抵抗体３６は圧密室内の下方
半断面に配設する程度でも土砂の流動を阻害する
ことができるため、取付方法については種々の方
法が考えられる。例えば圧密の程度を高くするた
めに短冊またはブラシの段数を増大することも考
えられる。

スクリユウ羽根３１の搬出力Fsはスクリユウ
軸のトルクを変動せしめることによつて変えられ
る。実際には駆動源の特性から負荷により軸トル
クは変動する。従つてF₁及びF₂の値が大きくな
るのに伴つて負荷が大きくなり、駆動源から得ら
れる最大トルクまで運転される。

而して搬出力の最大値Fsmaxは Fsmax＞F₁ …(5) であることが必要不可欠である。

F₁値が大きい場合、即ちFsmax＜F₁となつた
場合、油圧ジヤツキ３５を退縮して外筒３４を後
退せしめ、(2)式中のＬ（圧密室の長さ）を小さく
することによつて移動力F₁を小さくして(5)式の
状態にすることにより、圧密された〓をそのまま
の状態で連続排出できる。

このように図示の実施例によれば前記内外両筒
間に形成された圧密室に〓を滞留、圧密して透水
係数の低い止水層を造成でき、同止水層によつて
チヤンバからの地下水等が坑内に流出するのを防
止し、〓の連続排土を可能ならしめ、リボンスク
リユウのような止水効果の殆んどない排土装置に
おいても止水効果を得ることができる。また〓の
圧密の程度は内外両筒間の圧密室の全体長さ及び
抵抗体の取付方法を変えることによつて任意に調
整でき、この調整機構によつて、止水層を造成し
たために排土不能になつたり、土質が変つて圧密
が変つて圧密、止水層が形成不能になることを防
止できる。

また前記抵抗体を取付けることによつて、圧密
室の全体長さを予め短かく形成することができる
ので、坑内の有効スペースを広く取ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシールド推進機の縦断側面図、
第２図はそのスクリユウコンベヤ装置後端部の縦
断側面図、第３図は本考案に係るシールド推進機
の一実施例を示す縦断側面図、第４図はそのスク
リユウコンベヤ装置後端部の詳細を示す縦断側面
図である。 ２９……スクリユウコンベヤ装置、３３……内
筒、３４……外筒、３５……油圧ジヤツキ、３６
……抵抗体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. バルクヘツドを有し、切羽側に前記バルクヘツ
   ドを介して連通するようにスクリユウコンベヤを
   配設し、同スクリユウコンベヤの後部排出口に内
   外筒よりなる伸縮可能な圧密室を連設し、同圧密
   室にブラシ状に束ねられ、自由端を筒中心に向け
   た弾力性のある抵抗体を設けてなることを特徴と
   するシールド推進機。