JPH0334560B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明はシールド推進方法に関し、特に管推進
工法での使用に適するシールド推進方法に関す
る。

（従来技術） 管推進工法では、一般に、推進されるべき管の
最前部にシールドが設置され、該シールドに設け
られたカツタの作動により地盤が穿孔され、これ
に引続く管後方のジヤツキの作動によりシールド
および管に推力が及ぼされ、両者は穿孔された地
盤中に推進される。前記カツターはシールドの内
部を横切る隔壁の前方に間隔をおいて配置されて
おり、シールドおよび管が推進されているとき、
カツタで削り取られた被掘削物は前記間隔内に充
満した状態に保たれ、被掘削物は隔壁からの反力
によつて発生する土圧を地盤の切羽に作用させ
る。この土圧と地盤の土圧とが均衡して切羽は安
定に維持される。

（発明が解決しようとする問題点） 従来、被掘削物は前記間隔内をカツタの回転と
共に回りながら、隔壁の下部に設けられたスクリ
ユーコンベヤ等の排出手段に至り、この排出手段
を経て排出されている。そのため、被掘削物と隔
壁との間に大きな摩擦力が働き、カツタ駆動装置
の負担を増大していた。この傾向は特に、砂質礫
地盤で著しいので、砂質礫地盤を泥水加圧工法を
用いて推進するときには、切羽に供給する泥水中
のベントナイトの濃度を上げたり、泥の量を増す
などして摩擦を軽減させている。しかし、使用後
の泥水の処理に困難を来たしており、しかも泥水
加圧工法以外の工法では、摩擦力の軽減はできな
い。

ところで、前記摩擦力は地盤の土圧に比例して
増大するので、摩擦力を小さくするには、被掘削
物の土圧を可及的低くする必要がある。しかし、
地盤の土圧限界である主働土圧以下に土圧を下げ
ることができないので、泥水加圧工法において
も、摩擦力を下げることには自ずと限界があつ
た。

他方、前記した被掘削物の摩擦力とは別の、シ
ールドおよびこれに続く管と地盤との間に働く摩
擦力はジヤツキに極めて大きな推力を必要として
いる。

従つて、本発明の目的は被掘削物を隔壁とカツ
タとの間の間隔内でカツタと共に回すことによつ
て生じていた摩擦力、またはシールドおよび管と
地盤との間に働いていた摩擦力を軽減することに
ある。

本発明の別の目的は軟弱地盤から硬質地盤にわ
たる広範囲の地盤に実施可能な推進方法を提供す
ることにある。

本発明の更に別の目的は地盤の土圧変化に同調
できる推進方法を提供することにある。

（問題を解決するための手段） 本発明に係るシールド推進方法は、シールド本
体の直径方向に設けられた隔壁の前方で圧密ヘツ
ドを偏心回転運動させると共に自転させ、その間
に前記シールド本体に推力を与えて前記シールド
本体を地盤中に推進させ、前記地盤またはその被
掘削物から前記圧密ヘツドに作用する軸力を検出
する。

この検出値が所定の値を越えたとき、シールド
本体の推進速度を下げまたは圧密ヘツドの偏心回
転運動速度を上げる。別の方法では、検出値が所
定の値を越えたとき、シールド本体の推進速度を
下げ同時に圧密ヘツドの偏心回転運動速度を上げ
る。

（実施例） 本発明方法は第１図に示すように、シールド本
体１０の前部空間１２内に設けられた圧密ヘツド
１４を偏心回転運動させると共に自転させ、該圧
密ヘツドの偏心回転運動中に前記シールド本体１
０に推力を及ぼす。そして、圧密ヘツド１４に作
用する軸力を検出する。

圧密ヘツド１４はシールド本体１０の中心から
ｅだけ偏つて位置しており、シールド本体１０に
対して偏心回転運動をし、同時に自転する。圧密
ヘツド１４がシールド本体１０の空間１２内で偏
心回転運動をすると、被掘削物１６はシールド本
体１０と圧密ヘツド１４との間に挟まれ、圧密さ
れる。また、圧密ヘツド１４が自転すると、圧密
ヘツド１４が被掘削物を圧密する際、被掘削物に
対して転がることとなるため、摩擦力が大幅に小
さくなる。

被掘削物への圧密効果を得るために、シールド
本体の前部の空間であつてその後方へ向けて口径
が次第に小さくなる円錐形状の空間内で、円錐形
もしくは切頭円錐形であるか、または横断面形状
が円形である圧密ヘツドを偏心回転運動させる。
被掘削物への圧密効果を得る別の方法は、シール
ド本体の前部の空間を、シールド本体の軸線方向
における直径が実質的に同じである円筒形状に形
成し、この空間内で円錐形または切頭円錐形の圧
密ヘツドを偏心回転運動させる。

被掘削物１６の圧密される部分は圧密ヘツド１
４の偏心回転運動につれてシールド本体１０の円
周方向へ順次移動する。他方、シールド本体１０
は推力を受けて前進しているので、被掘削物１６
に土圧が発生し、この土圧が矢印Ａで示すよう
に、地盤１８の切羽１９に作用し、地盤の土圧に
対抗して地盤の崩壊を防止する。土圧の反力Ｂ
と、被掘削物の圧密される部分が円周方向へ順次
移動することとにより、被掘削物１６は後方へ順
次押し出され、圧密ヘツド１４とシールド本体１
０との間隙２０を通つてずり室２２へ排出され
る。被掘削物１６はその後、坑外へ搬送される。

被掘削物１６のずり室２２への排出量は圧密ヘ
ツド１４の偏心回転運動速度Ｎが速いほど多くな
る。また、この排出量は被掘削物１６に発生する
土圧Ｐが高いほど多くなる。従つて、シールド本
体１０の推進速度Ｖと圧密ヘツド１４の偏心回転
運動速度Ｎと土圧Ｐとの間に、 Ｖ＝NPα なる関係式が成り立つ。ここで、αは地盤の種
類、粒子の大きさその他の性状によつて定まる係
数である。この式を 書き替えると、 Ｐ＝Ｖ／Nα となる。

前記式中のＰは圧密ヘツド１４に作用する軸力
を圧密ヘツド１４の有効断面積で割ることによつ
て得られる。この軸力は、係数αが地盤により常
に変動するため、変動する。従つて、圧密ヘツド
１４に作用する軸力を検出し、この検出値が所定
の値に達するまで、シールド推進速度Ｖを上げる
か、または圧密ヘツド１４の偏心回転運動速度Ｎ
を下げ、検出値が所定の値を越えたとき、シール
ド推進速度Ｖを下げるか、または圧密ヘツド１４
の偏心回転運動速度Ｎを上げることにより、土圧
を一定に保つことができる。

係数αの変動が激しい場合、検出値が所定の値
に達するまで、シールド推進速度Ｖを上げ、同時
に圧密ヘツド１４の偏心回転運動速度Ｎを下げ、
検出値が所定の値を越えたとき、シールド推進速
度Ｖを下げ、同時に圧密ヘツド１４の偏心回転運
動速度Ｎを上げるようにする。

圧密ヘツド１４の偏心回転運動により、被掘削
物１６の圧接される部分は円周方向へ順次移つて
行くけれども、これは圧密ヘツド１４が被掘削物
１６を転がるように運動した結果であつて、被掘
削物１６そのものは円周方向へ回転することなく
シールド本体１０の軸線方向へ直線的に押し出さ
れる。この場合、被掘削物１６のずり室２２への
排出効果は、土圧が大きいほど高くなるため、従
来の、カツタの回転と共に被掘削物を回しながら
排出する方法とは正反対の結果をもたらす。

第２図に示す実施例では、シールド本体２４の
前方位置で圧密ヘツド２６を偏心回転運動させる
と共に自転させ、該圧密ヘツドの偏心回転運動中
に前記シールド本体２４に推力を及ぼす。そし
て、圧密ヘツド２６に作用する軸力を検出する。

圧密ヘツド２６はシールド本体２４の中心から
ｅだけ偏つて位置しており、その外周面の一部が
シールド本体２４から径方向の外方へ突出する大
きさに形成されている。圧密ヘツド２６はシール
ド本体２４に対して偏心回転運動をし、同時に自
転される。圧密ヘツド２６がシールド本体２４の
前方で偏心回転運動と自転とをすると、圧密ヘツ
ド２６の周辺にある地盤２８が圧密され、この圧
密された部分にシールド本体２４が推進されるの
で、シールド本体２４と地盤２８との間に働く摩
擦力は小さくなる。

圧密ヘツド２６に働く軸力を検出し、この検出
値に基づいて前記と同じ操作をする。

第３図は本発明に係るシールド推進方法を実施
するシールド推進装置３０を示す。シールド本体
３２の前部に内周面３４で囲まれた空間３６が設
けられている。空間３６は、後方へ向けて直径が
次第に小さくなる円錐形状に形成されている。圧
密ヘツド３８が空間３６内に、その軸線を軸４０
の軸線からｅだけ偏心させて軸４０を取巻いて配
置されている。隔壁４２が空間３６の後方でシー
ルド本体３２の直径方向に設けられている。

軸４０は、隔壁４２の後方でケーシング４４に
配置された２つのころがり軸受４６に、また空間
３６の前方でリブ４８の軸受部４９に配置された
ころがり軸受５０にそれぞれ支承されている。

軸４０を取り巻いて配置された偏心スリーブ５
２は、その外形がそれぞれ円形に形成された偏心
部分５４と、この偏心部分から後方へ向けて伸び
る軸部分５５とを有する。偏心部分５４に、円の
中心からｅだけ偏心した位置に軸線を有する孔が
開けられている。この孔は軸部分５５に伸び、軸
部分５５においてその軸線を円の中心と一致させ
ている。軸部分５５は隔壁４２に配置されたころ
がり軸受５６を通つて後方へ突出している。偏心
スリーブ５２の孔は軸４０に対してすきまばめに
形成されており、偏心スリーブ５２は孔の両端部
に配置された一対のニードルベアリング５８を介
して軸４０に支承されている。他方、偏心スリー
ブ５２の前側にボールベアリング６０が配置さ
れ、このボールベアリング６０はストツパ６２に
係止されている。また、偏心スリーブ５４の後側
にボールベアリング６４が配置され、このボール
ベアリング６４は後述する歯車に保持されてい
る。この結果、偏心スリーブ５２は軸４０に対し
て回転可能でありかつ軸線方向へ移動不可であ
る。

偏心スリーブ５２の軸部分５５に歯車６６がキ
ー止めされており、この歯車６６は電動機６８の
出力軸にキー止めされた歯車７０に噛み合つてい
る。他方、軸４０に歯車７２がキー止めされてお
り、この歯車７０は電動機７４の出力軸にキー止
めされた歯車７６に噛み合つている。

圧密ヘツド３８は一対のころがり軸受７８を介
して偏心スリーブ５２の偏心部分５４に回転可能
に支承されている。偏心スリーブ５２は前記した
ところから明らかなように、軸４０とは別個の電
動機によつて独立的に回転されることから、この
偏心スリーブ５２の回転により偏心回転運動され
かつ被掘削物との摩擦により自転される圧密ヘツ
ド３８は、軸４０の回転方向および速度に関係な
く、独自の回転方向および速度で自転することと
なる。

シールド本体３２の後方にコンクリート管７８
が接続され、この後方に配置した元押しジヤツキ
８０により、シールド本体３２は推進される。隔
壁４２の前方に開口する２つの管８２，８４が設
けられている。一方の管８２はずり室８６へ泥水
等を供給する管であり、他方の管８４はずり室８
６に排出された被掘削物を後方へ搬送する管であ
る。さらに、軸４０の前端にカツタ８８が取り付
けられている。

第２図に示すシールド推進方法を実施する装置
は第３図に示すシールド推進装置において、圧密
ヘツド３８をシールド本体３２から前方へ突出さ
せると共に、圧密ヘツド３８の外周面の一部がシ
ールド本体３２の径方向の外方となる大きさに形
成すればよい。

圧密ヘツド３８に作用する軸力は軸４０を通
り、隔壁４２の後方でケーシング４４に配置され
たころがり軸受４６に働く。そこで、ケーシング
４４と前方のころがり軸受４６との間にロードセ
ル９０を配置し、軸力を検出する。この検出値を
コントロールパネル９２の複針式指示計９４の一
方の指針に指示させ、複針式指示計９４の他方の
指針によつて軸力の所定の値を設定する。コント
ロールパネル９２からインバータのような周波数
変換器９６を経て電動機６８に信号を送り、電動
機６８の回転数を変える。また、コントロールパ
ネル９２から周波数変換器９８を経て元押しジヤ
ツキ８０のパワーユニツト１００に信号を送り、
シールド本体の推進速度を変える。この制御は手
動または自動操作できる。

ロードセル９０に働く軸力は被掘削物に発生し
た土圧の反力であり、この土圧反力は地盤の主働
土圧と受働土圧との間にある。そこで、複針式指
示計の設定および指示は圧力に換算して行なうこ
とが便宜である。

シールド推進装置３０を地盤中に推進させるに
先立つて、まず掘削すべき地盤の土圧を計算し
て、主働土圧から受働土圧にわたる範囲を求め、
比較的高い値を複針式指示計の１つの指針に設定
する。その後、電動機６８および電動機７４を駆
動して、圧密ヘツド３８を偏心回転運動させつつ
自転させ、この間に元押しジヤツキ８０へパワー
ユニツト１００から圧油を供給し、コンクリート
管７８を介してシールド本体３２に推力を与え、
これを推進させる。シールド本体３２が推進して
いるとき、ロードセル９０に軸力がかかり、これ
は複針式指示計９２の他の指針によつて指示され
る。この検出値を設定値と比較し、周波数変換器
９６を経て電動機６８の回転数を変えたり、周波
数変換器９８を経てパワーユニツト１００の電動
機（図示せず）の回転数を変え、前記した操作を
する。

（発明の効果） 本発明によれば、被掘削物をシールド本体内で
回しながら排出口へ導くのではなく、被掘削物を
圧密と土圧反力とにより直線的に排出口へ導くも
のであるから、被掘削物と隔壁との間の摩擦力が
減ることと、圧密ヘツドが被掘削物に対して転が
ることから、圧密ヘツドに加える動力を小さくす
ることができる。また、シールド本体の前方で圧
密ヘツドを偏心回転運動させるものにあつては、
シールド本体および管と地盤との間に働く摩擦力
が小さくなり、推進動力を低減できる。

また、土圧の変動に対して、圧密ヘツドの回転
数または（および）シールド本体の推進速度を変
えることにより、その変動に対処しまたは同調す
るので、地盤の崩壊などの事故に対する安全性が
すみやかに確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る推進方法を示す断面説明
図、第２図は本発明に係る別の推進方法を示す断
面説明図、第３図は第１図に示した推進方法を実
施する装置を示す断面図である。 １０，２４，３２：シールド本体、１２，３
６：空間、１４，２６，３８：圧密ヘツド、４
０：軸、５２：偏心スリーブ、８０：元押しジヤ
ツキ、９０：ロードセル、９２：複針式指示計、
９６，９８：周波数変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールド本体の直径方向に設けられた隔壁の
   前方で圧密ヘツドを偏心回転運動させると共に自
   転させ、その間に前記シールド本体に推力を与え
   て前記シールド本体を地盤中に推進させ、前記地
   盤またはその被掘削物から前記圧密ヘツドに作用
   する軸力を検出し、該検出値が所定の値を越えた
   とき、前記シールド本体の推進速度を下げまたは
   前記圧密ヘツドの偏心回転運動速度を上げる、シ
   ールド推進方法。 ２ 前記圧密ヘツドを前記隔壁の前方に設けられ
   た前記シールド本体の空間内で偏心回転運動させ
   る、特許請求の範囲第１項に記載のシールド推進
   方法。 ３ 前記圧密ヘツドを前記シールド本体の前方位
   置で偏心回転運動させる、特許請求の範囲第１項
   に記載のシールド推進方法。 ４ 前記軸力を前記隔壁の後方に配置したロード
   セルによつて検出する、特許請求の範囲第１項に
   記載のシールド推進方法。 ５ 前記所定の値を複針式指示計の１つの指針に
   よつて設定し、前記検出値を複針式指示計の他の
   指針によつて指示させる、特許請求の範囲第１項
   に記載のシールド推進方法。 ６ シールド本体の直径方向に設けられた隔壁の
   前方で圧密ヘツドを偏心回転運動させると共に自
   転させ、その間に前記シールド本体に推力を与え
   て前記シールド本体を地盤中に推進させ、前記地
   盤またはその被掘削物から前記圧密ヘツドに作用
   する軸力を検出し、該検出値が所定の値を越えた
   とき、前記シールド本体の推進速度を下げ同時に
   前記圧密ヘツドの偏心回転運動速度を上げる、シ
   ールド推進方法。