JPH07133699A - 土圧式シールド掘進機の掘削土砂搬送方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安全性、掘削土砂搬出効率が高く、しかも、
土圧管理をも簡易に行える土圧式シールド掘進機の掘削
土砂搬送方法及び装置を提供する。 【構成】 土圧式シールド掘進機の掘削土砂をチャンバ
ー内よりシールド後方室へ搬出する掘削土砂搬出装置の
排出口に、掘削土砂が順次投入される耐圧タンクを連設
し、この耐圧タンクを掘削土砂流体搬送路の途中に介装
して、この掘削土砂流体搬送路内を流過する輸送用流体
に随伴して掘削土砂を地上まで搬送するようになす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は土圧式シールド掘進機の
掘削土砂搬送方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、土圧式シールド掘進機の掘削土砂
搬送方法は、ズリトロ輸送とポンプ圧送輸送が提案され
ている。そして、該ズリトロ輸送は土圧式シールド掘進
機の後方坑道内にズリトロ用レールを敷設し、掘削土砂
は土圧式シールド掘進機の掘削土砂をチャンバー内より
シールド後方室へ搬出する掘削土砂搬出装置の排出口よ
りズリトロ内に積み込み、このズリトロをズリトロ用レ
ールに案内させて走行させ掘削土砂を掘削開始立坑部位
まで搬送するようになしている。

【０００３】また、上記ポンプ圧送輸送は、土圧式シー
ルド掘進機の掘削土砂をチャンバー内よりシールド後方
室へ搬出する掘削土砂搬出装置の排出口に土砂圧送用ポ
ンプを取り付け、この土砂圧送用ポンプの吐き出し口に
連接した輸送管で掘削土砂を地上まで搬送するようにな
してある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のズリト
ロ輸送は、トンネル坑内をズリトロが走行するため安全
性確保に課題を有している。特に、トンネル径が小さい
場合は、坑内の歩行にも制約を受けるものである。ま
た、このズリトロ輸送は一台ごとのあるいは複数台連結
したズリトロの間欠輸送であるのと、ズリトロ用レール
の敷設が必要であると共にシールド機の掘進に伴って該
ズリトロ用レールを延設しなくてはならないので作業が
煩雑であるという課題も有している。さらに、このズリ
トロ輸送はズリトロのバッテリー充電作業が必要であっ
たり、立坑で掘削土砂を積み換えることが必要となる等
の課題をも有するものであった。

【０００５】また、ポンプ圧送輸送は連続搬送で所定径
の輸送管を坑内に設置すればよいので、坑内に駆動部が
露出せず安全性が高く、効率的搬送が可能であるが、大
きな課題として、掘削土砂の性状によって制約を受ける
ことで、掘削土砂の最大粒径、粒度、含水率等でこれを
圧送することが不可能となる場合がある。すなわち、従
来の土砂圧送用ポンプは大きな粒径の土砂が混入せず、
粒度が比較的均一で、含水率が所定以上でないと円滑に
は搬送できず、これら条件が変わることのあるトンネル
掘削現場では掘削土砂の搬送中断等のトラブルが発生す
ることが多いとの指摘がなされて、実際には土砂粒径が
比較的小さくて均一な場合にのみ実用されているに過ぎ
ない。

【０００６】さらに、上記ズリトロ輸送とポンプ圧送輸
送とは、共に実際に土圧シールド掘削機が掘進した容量
を正確に把握しずらく、チャンバー内の土圧の設定に支
障が生ずることがあるという課題を有している。すなわ
ち、これら従来法は掘削した地下空間の容量を正確に把
握することが困難で、たとえば搬出した掘削土砂量より
掘削した地下空間の容量を求めているが、掘削土砂量を
正確に把握すること自体が困難で、さらには、掘削土砂
の容量をある程度正確に計測したとしても、地下地盤の
土圧開放、地下水の移動に伴う容量変化等で、掘進した
地下空間容量と掘削した土砂の容量とは必ずしも一致せ
ず、切羽にかかる土圧を一定に保って管理することが非
常に困難となるものである。ちなみに、膨張性地山の場
合は掘削した土砂の容量は掘削した地下空間の容量より
大きくなるし、土砂粒子の間に空隙の多い地盤では掘削
した土砂の容量は掘削した地下空間の容量より小さくな
る。

【０００７】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、安全性、掘削土砂搬出効率が高く、しかも、土
圧管理をも簡易に行える土圧式シールド掘進機の掘削土
砂搬送方法及び装置を提供することを目的とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的に沿い、先述
特許請求の範囲を要旨とする本発明の構成は前述課題を
解決するために、土圧式シールド掘進機１の掘削土砂を
チャンバーＣ内よりシールド後方室Ｂへ搬出する掘削土
砂搬出装置６の排出口６ａに、掘削土砂が順次投入され
る耐圧タンク１０を連設し、この耐圧タンク１０を掘削
土砂流体搬送路１１の途中に介装して、この掘削土砂流
体搬送路１１内を流過する輸送用流体に随伴して掘削土
砂を地上まで搬送するようになした技術的手段を講じた
ものである。

【０００９】さらに本発明は、土圧式シールド掘進機１
の掘削土砂をチャンバーＣ内よりシールド後方室Ｂへ搬
出する掘削土砂搬出装置６の排出口６ａに、掘削土砂が
順次投入される耐圧タンク１０を連設し、この耐圧タン
ク１０を掘削土砂流体搬送路１１の途中に介装して、こ
の掘削土砂流体搬送路１１内を流過する輸送用流体に随
伴して掘削土砂を地上まで搬送するようになし、上記掘
削土砂流体搬送路１１の耐圧タンク１０の上流側と下流
側とには、搬送路内流量と輸送用流体中に含まれる掘削
土砂量を検出する掘削量検出装置１２を夫々設け、両掘
削量検出装置１２，１２の測定値差により土圧式シール
ド掘進機１の掘削速度または上記掘削土砂搬出装置６の
排出量を制御してチャンバーＣの土圧の管理を行うよう
になした技術的手段を講じたものである。

【００１０】さらに、本発明は上記掘削土砂搬送方法を
効率的に実施するための装置として、土圧式シールド掘
進機１の掘削土砂をチャンバーＣ内よりシールド後方室
Ｂへ搬出する掘削土砂搬出装置６の排出口６ａに、掘削
土砂が順次投入される耐圧タンク１０を連設し、上記耐
圧タンク１０を掘削土砂流体搬送路１１の途中に介装し
てなる技術的手段を講じたものである。

【００１１】

【作用】それ故本発明土圧式シールド掘進機の掘削土砂
搬送方法及び装置は、掘削は土圧式で、掘削土砂の搬送
は流体輸送方式で行える作用を呈する。

【００１２】そして、土圧式掘削は従来と同じ作用であ
るが、流体輸送方式の掘削土砂の搬送は効率的な掘削土
砂の搬送作用を呈するばかりか、掘削土砂の粒径、含水
量等の条件にあまり制約を受けることなく掘削土砂の搬
送ができるという作用を呈する。

【００１３】さらに、流体輸送方式の掘削土砂の搬送
は、その流量と、輸送用流体中に含まれる掘削土砂量を
検出する掘削量検出装置１２を夫々設け、この掘削量検
出装置１２の測定は粒子単位の測定であるので掘削土砂
の容量を正確に把握できる作用を呈する。また通常は事
前ボーリング調査で掘削地盤の土砂粒子の大きさ・密度
等は把握できているので、掘削土砂量を検出することで
地下地盤の掘削容量を正確に把握でき、土圧管理を容易
・的確に行うことに利用できる作用を呈するものであ
る。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図中、１が土圧式シールド掘進機で、
筒状のスキンプレート２を隔壁３でバルクヘッドＦとシ
ールド後方室Ｂとに仕切ってある。

【００１５】上記スキンプレート２の前面には適宜駆動
源で回転するカッターディスク４が取りつけられ、この
カッターディスク４の内面側でバルクヘッドＦ内にはチ
ャンバーＣが配設され、カッターディスク４で掘削され
た切羽の掘削土砂はこのチャンバーＣ内に進入するよう
になしてある。

【００１６】また、上記チャンバーＣの後端には隔壁３
を貫通する掘削土砂取り出し口５が設けられ、この掘削
土砂取り出し口５には、通常スクリューコンベヤーより
なる気密・定量式の掘削土砂搬出装置６が連結され、前
記カッターディスク４の土砂掘削量と該掘削土砂搬出装
置６の土砂排出量とを適宜に調整することでチャンバー
Ｃ内には所定の土圧を確保し、この土圧により切羽付近
の地盤崩壊を防止しつつ掘進が行えるようになしてあ
る。

【００１７】なお、シールド後方室Ｂにはシールド推進
ジャッキ７とエレクター８とが設置され、シールド推進
ジャッキ７は既設のセグメントＳを反力受けとして土圧
式シールド掘進機１を推進して掘進し、一定の距離の掘
進が終了すると該土圧式シールド掘進機１の掘進を一時
停止し、シールド推進ジャッキ７を縮退してスキンプレ
ート２内に生じた空隙部に新たなセグメントＳをエレク
ター８を使用して継ぎ足すようになしてある。

【００１８】以上は従来公知な土圧式シールド掘進機で
あり、本発明は図示例に代えて、上記で説明した各部位
の構成を従来知られている範囲で種々変更できることは
無論である。

【００１９】そして、本発明は土圧式シールド掘進機１
の掘削土砂をチャンバーＣ内よりシールド後方室Ｂへ搬
出する掘削土砂搬出装置６の排出口６ａに、掘削土砂が
順次投入される耐圧タンク１０を連設してある。すなわ
ち、従来の土圧式シールド掘進機は上記排出口６ａをズ
リトロの上方に開口して掘削土砂をズリトロ内に投入す
るようになしているか、または、この排出口６ａに土砂
圧送用ポンプを連結しているが、本発明においては掘削
土は掘削土砂搬出装置６を通ってこの耐圧タンク１０内
に送り込まれるようになしてある。

【００２０】そして本発明は上記耐圧タンク１０を掘削
土砂流体搬送路１１の途中に介装して、この掘削土砂流
体搬送路１１内を流過する輸送用流体に随伴して掘削土
砂を地上まで搬送するようになしている。

【００２１】上記掘削土砂流体搬送路１１を含む流体搬
送は従来公知なものが使用でき、本実施例では掘削土砂
が高比重物であるので、これを輸送する輸送用流体に泥
水を使用し、泥水タンク１３内の泥水をポンプ１４で掘
削土砂流体搬送路１１内を圧送し流過させ、この掘削土
砂流体搬送路１１の下流側は上記耐圧タンク１０に連通
させてある。そして、この耐圧タンク１０の他端に連結
した掘削土砂流体搬送路１１の復路部１１ａは折り返し
て地上まで延設してある。

【００２２】なお、図では省略してあるが、地上には輸
送用流体と掘削土砂とを分離する沈殿槽等の分離装置が
配設され、復路部１１ａの下流端はこの分離装置に連通
され、分離された掘削土砂は通常の搬送手段で搬送処理
され、輸送用流体は泥水調整槽を経て泥水タンク１３に
還流する様になしてある。

【００２３】さらに、図では省略したが、上記掘削土砂
流体搬送路１１の往路と復路とには夫々抜き差し式の伸
縮管部を介装し、土圧式シールド掘進機１の掘進に伴う
耐圧タンク１０の前進はこの伸縮管の伸張で対処し、伸
縮管が最大限に伸張したら掘進を一時停止し、掘削土砂
流体搬送路１１の往路と復路との夫々の一部連結を外
し、伸縮管の伸張を縮退して、それによって生じた空隙
部に管路を継ぎ足すようになしてある。

【００２４】なお、上記耐圧タンク１０は「図２」及び
「図３」に最も明らかに示す様に、上面に土砂流入口１
０ａを有し、一端側と他端側とに掘削土砂流体搬送路１
１を連結する連結口１０ｂ，１０ｃを設けてなり、上記
土砂流入口１０ａの下方部位は拡径されて掘削土砂が輸
送用流体に混合し易い様になしてある。また、上記ポン
プ１４の圧送力は、耐圧タンク１０の内圧が、その中の
泥水を掘削土砂搬出装置６側に押し出さない程度になす
ことは無論である。

【００２５】そして、図示実施例では、上記掘削土砂流
体搬送路１１の耐圧タンク１０の上流側と下流側とに
は、搬送路内流量と輸送用流体中に含まれる掘削土砂量
を検出する掘削量検出装置１２を夫々設け、両掘削量検
出装置１２，１２の測定値差により土圧式シールド掘進
機１の掘削速度または上記掘削土砂搬出装置６の排出量
を制御してチャンバーＣの土圧の管理を行うようになし
てある。

【００２６】上記掘削量検出装置１２は、掘削土砂検出
装置１２ａと流量計１２ｂとで形成され、掘削土砂検出
装置１２ａは、光、電波、音波あるいは放射線を照射
し、その反射量または透過量を照射量と比較して掘削土
砂の混入率等を測定するものが使用され、これを掘削土
砂流体搬送路１１の往路と復路とに設けることで、どの
程度の量及び割合で掘削土砂が搬送されたかを知ること
ができ、最近はどの程度の粒径のものがどの程度の割合
で混入しているか、またはその数を測定できるものも開
発されているので、所定の粒径範囲の掘削土砂のみを検
出、カウントすることも可能である。なお、上記流量計
１２ｂは、差圧式流量計等の従来公知なものを使用すれ
ばよいのは無論である。

【００２７】したがって、上記掘削量検出装置１２，１
２の検出値は演算回路１５で演算し、必要に応じては掘
削予定場所をボーリング調査して得た、地下地盤の土砂
粒子の粒径・密度等の性状をこの演算の参考値として利
用し、掘削して搬送した掘削土の容量ではなく、掘削し
た地下空隙の容積を知ることが可能となる。

【００２８】掘削した地下空隙の容積を知ることができ
ると、その要請にに対して土圧式シールド掘進機１を推
進させる量、または、掘削土砂搬出装置６の排出量を調
整するとチャンバーＣ内の土圧を適宜に管理することが
可能となるものである。

【００２９】なお、図中１６は、、掘削土砂搬出装置６
の排出口６ａの開口量を調整するシャッタバルブを示す
ものである。

【００３０】

【発明の効果】本発明は上記のごときであるので、掘進
は土圧式で、掘削土砂の搬出は効率的な流体輸送で行え
る土圧式シールド掘進機の掘削土砂搬送方法及びその装
置を提供できるものである。

【００３１】また、本発明は掘削土砂流体搬送路１１の
耐圧タンク１０の上流側と下流側とに、搬送路内流量と
輸送用流体中に含まれる掘削土砂量を検出する掘削量検
出装置１２を夫々設け、両掘削量検出装置１２，１２の
測定値差により土圧式シールド掘進機１の掘削速度また
は上記掘削土砂搬出装置６の排出量を制御してチャンバ
ーＣの土圧の管理を行うようになしているため、土圧管
理が容易・的確に行える土圧式シールド掘進機の掘削土
砂搬送方法を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に方法を実施する装置例の一部断面正面
図を示すものである。

【図２】本発明に使用される耐圧タンクの一実施例正面
図である。

【図３】「図２」の耐圧タンクの平面図である。

【符号の説明】

１ 土圧式シールド掘進機 ６ 掘削土砂搬出装置 ６ａ 排出口 １０ 耐圧タンク １１ 掘削土砂流体搬送路 １２ 掘削量検出装置 Ｃ チャンバー Ｂ シールド後方室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 土圧式シールド掘進機（１）の掘削土砂
   をチャンバー（Ｃ）内よりシールド後方室（Ｂ）へ搬出
   する掘削土砂搬出装置（６）の排出口（６ａ）に、掘削
   土砂が順次投入される耐圧タンク（１０）を連設し、 この耐圧タンク（１０）を掘削土砂流体搬送路（１１）
   の途中に介装して、この掘削土砂流体搬送路（１１）内
   を流過する輸送用流体に随伴して掘削土砂を地上まで搬
   送するようになした土圧式シールド掘進機の掘削土砂搬
   送方法。
2. 【請求項２】 土圧式シールド掘進機（１）の掘削土砂
   をチャンバー（Ｃ）内よりシールド後方室（Ｂ）へ搬出
   する掘削土砂搬出装置（６）の排出口（６ａ）に、掘削
   土砂が順次投入される耐圧タンク（１０）を連設し、 この耐圧タンク（１０）を掘削土砂流体搬送路（１１）
   の途中に介装して、この掘削土砂流体搬送路（１１）内
   を流過する輸送用流体に随伴して掘削土砂を地上まで搬
   送するようになし、 上記掘削土砂流体搬送路（１１）の耐圧タンク（１０）
   の上流側と下流側とには、搬送路内流量と輸送用流体中
   に含まれる掘削土砂量を検出する掘削量検出装置（１
   ２）を夫々設け、両掘削量検出装置（１２，１２）の測
   定値差により土圧式シールド掘進機（１）の掘削速度ま
   たは上記掘削土砂搬出装置（６）の排出量を制御してチ
   ャンバー（Ｃ）の土圧の管理を行うようになした土圧式
   シールド掘進機の掘削土砂搬送方法。
3. 【請求項３】 土圧式シールド掘進機（１）の掘削土砂
   をチャンバー（Ｃ）内よりシールド後方室（Ｂ）へ搬出
   する掘削土砂搬出装置（６）の排出口（６ａ）に、掘削
   土砂が順次投入される耐圧タンク（１０）を連設し、 上記耐圧タンク（１０）を掘削土砂流体搬送路（１１）
   の途中に介装してなる土圧式シールド掘進機の掘削土砂
   搬送装置。