JPH09228776A - 土圧計の取付構造及びトンネル掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 土圧計の取付構造において、掘削機本体の作
業室内に土砂を浸入させることなく容易に土圧計の交換
を可能とする。 【解決手段】 掘削機本体１１の内部をバルクヘッド１
７によってチャンバ室１８と作業室２３とに区画し、こ
のバルクヘッド１７にチャンバ室１８と作業室２３とを
貫通する貫通孔３４を形成すると共に、バルクヘッド１
７の作業室２３側にこの貫通孔３４を閉塞して回動自在
な回転板３７を装着し、この回転板３７にチャンバ室１
８内の土圧を測定する土圧計２２を装着することで、こ
の土圧計２２を貫通孔３４と対向する適合位置と非適合
位置とに移動自在に支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、掘削物を取り込ん
で集積すると共に排出装置によって外部に排出するチャ
ンバ室内の土圧を測定する土圧計の取付構造、及びこの
土圧計が装着されたトンネル掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的なシールド掘削機において、円筒
形状をなす掘削機本体の前部には円板状のカッタヘッド
が回転自在に装着されており、このカッタヘッドの前面
部には多数のカッタが取付けられ、掘削機本体内に搭載
されたカッタ駆動モータによって駆動回転できるように
なっている。また、この掘削機本体の前部にはカッタヘ
ッドと掘削機本体に固定されたバルクヘッドによってそ
の間にチャンバ室が形成され、後方の作業室と区画され
ている。そして、掘削機本体内に配設されたスクリュー
コンベヤの前端部がこのチャンバ室に位置している。更
に、掘削機本体の後部には円周方向に複数のシールドジ
ャッキが並設されると共に、セグメントエレクタ装置が
装備されており、シールドジャッキが伸長して掘削した
トンネル内周面に組付けられた既設のセグメントに押し
付けることで、その反力により掘削機本体を前進するこ
とができ、セグメントエレクタ装置により掘削機本体と
既設のセグメントとの間の空所に新しいセグメントを装
着することでトンネルを構築することができる。

【０００３】従って、トンネルを掘削形成するには、ま
ず、カッタ駆動モータによってカッタヘッドを回転させ
ながら、シールドジャッキを伸長して既設のセグメント
への押し付け反力によって掘削機本体を前進させること
で、複数のカッタによって前方の岩盤を掘削する。そし
て、カッタによって破砕された岩片や泥土などのずりは
チャンバ室に取り込まれ、スクリューコンベヤによって
外部に排出される。次に、シールドジャッキの何れか一
つを縮み方向に作動して既設のセグメントとの間に空所
を形成し、セグメントエレクタ装置によってこの空所に
新しいセグメントを装着する。この作業の繰り返しによ
って所定長さのトンネルを掘削形成していく。

【０００４】ところで、土圧式シールド工法にあって
は、カッタヘッドによって掘削した土砂をチャンバ室内
に充満させ、その土圧によりカッタの安定を図りながら
掘進し、チャンバ室内に取り込まれた土砂をスクリュー
コンベヤによって後方に搬送して外部に排出している。
従って、掘削時には、チャンバ室内での土砂の充填量を
考慮しながら排出する必要があり、掘削機本体の掘進速
度やスクリューコンベヤの回転数の制御を行うために、
常時、チャンバ室内の土圧を測定する必要がある。

【０００５】図５にシールド掘削機に設けられた土圧計
における従来の取付構造を表す概略を示す。図５に示す
ように、シールド掘削機本体の前部はバルクヘッド００
１によってチャンバ室００２が形成され、作業室００３
と区画されている。このバルクヘッド００１にはチャン
バ室００２と作業室００３とを貫通して取付孔００４が
形成されており、この取付孔００４には土圧計００５が
挿着され、取付フランジ部００６がシール部材００７を
介してボルト００８によってバルクヘッド００１に固定
されている。従って、掘削時には、この土圧計００５が
チャンバ室００２内の土圧を測定し、図示しない制御装
置は掘削機本体の掘進速度やスクリューコンベヤの回転
数などの制御している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したシ
ールド掘削機において、バルクヘッド００１にはチャン
バ室００２内の土圧を測定する土圧計００５が複数設け
られているが、長期間の使用や異物の接触などによって
故障することがあり、この場合、新規の土圧計と交換す
る必要がある。前述した従来の土圧計の取付構造にあっ
ては、ボルト００８を弛緩して取付フランジ部００６を
外し、バルクヘッド００１の取付孔００４から故障した
土圧計００５を外し、再び、新規の土圧計を装着して交
換していた。

【０００７】ところが、掘削作業中、チャンバ室００２
内は掘削土砂が所定の圧力で充填しており、バルクヘッ
ド００１の取付孔００４から故障した土圧計００５を外
すと、チャンバ室００２内の土砂や泥水がこの取付孔０
０４から作業室００３側に浸入してしまう。すると、土
圧計の交換後に作業室００３側に浸入した土砂や泥水を
処理しなければならず、多くの時間と労力を費やしてま
うという問題がある。また、故障した土圧計００５を交
換せずに作業を続けていくと、チャンバ室００２内の土
圧を正確にチェックすることができず、スクリューコン
ベヤによる土砂排出処理が的確に行われず、閉塞状態と
なって掘削不能に陥ってしまう。

【０００８】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、作業室内に土砂を浸入させることなく容易に土
圧計の交換を可能とした土圧計の取付構造、及び掘削作
業効率の向上を図ったトンネル掘削機を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の土圧計の取付構造は、掘削機本体の内部が
掘削物を取り込むチャンバ室と該チャンバ室後方の作業
室とにバルクヘッドによって区画され、該バルクヘッド
に前記チャンバ室と作業室とを貫通する貫通孔が形成さ
れると共に、前記バルクヘッドの前記作業室側に前記貫
通孔を閉塞して回動自在な回動部材が装着され、該回動
部材に前記チャンバ室内の土圧を測定する土圧計を装着
することで、該土圧計が前記貫通孔との適合位置と非適
合位置とに移動自在に支持されたことを特徴とするもの
である。

【００１０】従って、故障した土圧計を交換する場合、
バルクヘッドの貫通孔と適合位置ある土圧計を回動部材
を回動することで非適合位置に移動し、ここで交換作業
を行う。即ち、このとき、貫通孔は回動部材によって閉
止されており、チャンバ室内の土砂や泥水がこの貫通孔
を通って作業室側に浸入することはない。そして、非適
合位置にある故障した土圧計を取り外し、新規な土圧計
を装着し、回動部材を回動することで、土圧計を非適合
位置から貫通孔との適合位置に移動し、これで交換作業
が完了する。

【００１１】また、本発明のトンネル掘削機は、筒状の
掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進手段と、
前記掘削機本体の前部に回転自在に装着されたカッタヘ
ッドと、該カッタヘッドを駆動回転するカッタヘッド駆
動手段と、前記掘削機本体の内部を前記カッタヘッドに
よって掘削形成された掘削物を取り込んで集積するチャ
ンバ室と該チャンバ室後方の作業室とに区画するバルク
ヘッドと、該バルクヘッドに装着されて前記チャンバ室
内の土圧を測定する土圧計と、前記チャンバ室に集積さ
れた掘削物を外部に排出する排出手段とを具えたトンネ
ル掘削機において、前記バルクヘッドに前記チャンバ室
と作業室とを貫通する貫通孔が形成されると共に、該バ
ルクヘッドの前記作業室側に前記貫通孔を閉塞して回動
自在な回動部材が装着され、該回動部材に前記土圧計を
装着することで該土圧計が前記貫通孔との適合位置と非
適合位置とに移動自在に支持されたことを特徴とするも
のである。

【００１２】従って、掘削機本体の前部に装着されたカ
ッタヘッドをカッタヘッド駆動手段によって駆動回転し
ながら、推進手段によって掘削機本体を前進させると、
カッタヘッドの多数のカッタが前方の地盤を破砕してト
ンネルを掘削し、掘削土砂はチャンバ室に取り込まれて
集積され、排出手段は土圧計が測定したチャンバ室内の
土圧に基づいてこのチャンバ室内の掘削土砂を外部に排
出する。そして、土圧計が故障して交換する場合には、
バルクヘッドの貫通孔と適合位置ある土圧計を回動部材
を回動することで非適合位置に移動し、故障した土圧計
を取り外して新規な土圧計を装着し、回動部材を回動す
ることで、土圧計を非適合位置から貫通孔との適合位置
に移動し、交換作業が完了する。このとき、貫通孔は回
動部材によって閉止されており、チャンバ室内の土砂や
泥水が貫通孔を通って作業室側に浸入することはなく、
掘削作業を中断せずに土圧計の交換作業が行われる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１４】本発明の土圧計の取付構造において、掘削
機本体の内部はバルクヘッドによって掘削物としての土
砂や泥水を取り込むチャンバ室とこのチャンバ室より後
方の作業室とに区画されており、このバルクヘッドにチ
ャンバ室内の土圧を測定する土圧計が装着されている。
即ち、バルクヘッドにはチャンバ室と作業室とを貫通す
る貫通孔が形成されており、バルクヘッドの作業室側に
はこの貫通孔を閉塞するように回動部材が回動自在に装
着されている。土圧計はこの回動部材に装着されてお
り、この回動部材を回動することで、土圧計が貫通孔と
適合してチャンバ室に露出し、このチャンバ室内の土圧
を測定可能な位置と、土圧計が貫通孔からずれてバルク
ヘッドに対向してチャンバ室には露出せず、且つ、貫通
孔が回動部材によって閉塞された位置とに移動自在とな
っている。

【００１５】そして、土圧計が故障した場合には、バル
クヘッドの貫通孔と適合位置あってチャンバ室に露出し
ている故障した土圧計を回動部材を回動することで非適
合位置に移動すると共に、回動部材によって貫通孔を閉
止する。この状態で、非適合位置に移動した土圧計を取
り外し、新規な土圧計を回動部材に装着し、この回動部
材を回動することで、新規な土圧計を非適合位置から貫
通孔との適合位置に移動して交換作業を行う。

【００１６】従って、故障した土圧計の交換時に、貫通
孔は回動部材に閉止されることとなり、チャンバ室内の
土砂や泥水がこの貫通孔を通って作業室側に浸入するこ
とはなく、容易に短時間で作業を行うことができる。

【００１７】また、本発明のトンネル掘削機は、筒状の
掘削機本体は推進手段としての推進ジャッキによって前
進可能となっており、この掘削機本体の前部には回転自
在なカッタヘッドが装着され、カッタヘッド駆動手段と
しての旋回モータによって駆動回転可能となっている。
掘削機本体の内部にはバルクヘッドが装着され、カッタ
ヘッドによって掘削形成された掘削物としての土砂や泥
水などを取り込んで集積するチャンバ室と、このチャン
バ室の後方の作業室とに区画されている。そして、この
チャンバ室には集積された土砂等を外部に排出する排出
としてのスクリューコンベヤが設けられている。更に、
バルクヘッドにはチャンバ室内の土圧を測定する土圧計
が交換可能に装着されている。

【００１８】即ち、バルクヘッドにはチャンバ室と作業
室とを貫通する貫通孔が形成されており、バルクヘッド
の作業室側にはこの貫通孔を閉塞するように回動部材が
回動自在に装着されている。土圧計はこの回動部材に装
着されており、この回動部材を回動することで、土圧計
が貫通孔と適合してチャンバ室に露出し、このチャンバ
室内の土圧を測定可能な位置と、土圧計が貫通孔からず
れてバルクヘッドに対向してチャンバ室には露出せず、
且つ、貫通孔が回動部材によって閉塞された位置とに移
動自在となっている。

【００１９】従って、掘削機本体の前部に装着されたカ
ッタヘッドを旋回モータによって駆動回転しながら、推
進ジャッキによって掘削機本体を前進させると、カッタ
ヘッドの多数のカッタが前方の地盤を破砕してトンネル
を掘削する。そして、掘削土砂はチャンバ室に取り込ま
れて集積され、スクリューコンベヤによって外部に排出
される。土圧計は常時チャンバ室内の土圧を測定してお
り、スクリューコンベヤはチャンバ室内の土圧が所定圧
に維持されるように駆動し、所定量の掘削土砂を搬送し
ている。

【００２０】そして、バルクヘッドに装着された土圧計
が故障した場合には、バルクヘッドの貫通孔と適合位置
あってチャンバ室に露出している故障した土圧計を回動
部材を回動することで非適合位置に移動すると共に、回
動部材によって貫通孔を閉止する。この状態で、非適合
位置に移動した土圧計を取り外し、新規な土圧計を回動
部材に装着し、この回動部材を回動することで、新規な
土圧計を非適合位置から貫通孔との適合位置に移動して
交換作業を行う。

【００２１】従って、故障した土圧計の交換時に、貫通
孔は回動部材に閉止されることとなり、チャンバ室内の
土砂や泥水がこの貫通孔を通って作業室側に浸入するこ
とはなく、容易に短時間を作業を行うことができる。そ
の結果、スクリューコンベヤは適量の掘削土砂を搬出す
ることで、チャンバ室内の土圧が所定圧に維持されるこ
ととなり、カッタは中断することなく、且つ、安定して
掘削作業を行うことができる。

【００２２】

【実施例】以下、図面に基づき、本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２３】図１に本発明の一実施例に係る土圧計の取
付構造を表す要部断面、図２に土圧計の取付部の正面
視、図３に本実施例の土圧計の取付構造が適用されたシ
ールド掘削機の概略断面、図４に図３のIV−IV断面を示
す。

【００２４】図３及び図４に示すように、本実施例のシ
ールド掘削機において、掘削機本体１１は円筒形状をな
し、前部に円板状のカッタヘッド１２が回転自在に装着
されており、このカッタヘッド１２は前面部には多数の
カッタ１３が取付けられている。一方、このカッタヘッ
ド１２の後部にはリングギヤ１４が固結されており、こ
のリングギヤ１４には掘削機本体１１に搭載されたカッ
タ旋回モータ１５の駆動ギヤ１６が噛み合っている。従
って、カッタ旋回モータ１５を駆動すると、駆動ギヤ１
６及びリングギヤ１４を介してカッタヘッド１２を回転
駆動することができる。

【００２５】また、掘削機本体１１の前部にはバルクヘ
ッド１７が固定されており、カッタヘッド１２とこのバ
ルクヘッド１７との間にチャンバ室１８が形成されてい
る。そして、掘削機本体１１内には長手方向に沿って掘
削土砂を外部に排出するスクリューコンベヤ１９が配設
されており、このスクリューコンベヤ１９は前部が下方
に傾斜してその前端部がバルクヘッド１７を貫通してチ
ャンバ室１８の下部に位置している。更に、掘削機本体
１１の後部には円周方向に複数のシールドジャッキ２０
が並設されると共に、セグメントエレクタ装置２１が装
備されている。このシールドジャッキ２０は伸長して掘
削したトンネル内周面に組付けられた既設のセグメント
Ｓに押し付けることで、その反力により掘削機本体１１
を前進することができる。また、セグメントエレクタ装
置２１は保持したセグメントＳを掘削機本体１１と既設
のセグメントＳとの間の空所に組付けることができる。

【００２６】このように構成されたシールド掘削機にお
いて、バルクヘッド１７には、チャンバ室１８内の土圧
を測定する土圧計２２が複数個交換可能に装着されてい
る。即ち、図１及び図２に示すように、バルクヘッド１
７の所定の位置には円形状の取付孔３１が形成されてお
り、この取付孔３１には保持ブロック３２が溶接等によ
って固定されている。この保持ブロック３２には作業室
２３側に開口する凹部３３が形成されており、この凹部
３３の底面部にはチャンバ室１８と作業室２３とを貫通
する貫通孔３４が形成されると共に座ぐり３５が形成さ
れている。なお、この貫通孔３４と座ぐり３５の形成位
置は周方向で１８０度対向した位置となっている。

【００２７】そして、この保持ブロック３２の凹部３３
にはシール部材３６を介して回転板３７が回転自在に嵌
合しており、この回転板３７はボルト３８によって保持
ブロック３２に固定される押えリング３９によって脱落
不能となっている。土圧計２２は取付台４０に保持され
た状態で、シール部材４１を介して回転板３７の取付孔
４２に嵌合し、ボルト４３によって固定されている。こ
のとき、回転板３７の土圧計２２はこの回転板３７が回
動することで、保持ブロック３２の貫通孔３４あるいは
座ぐり３５と適合可能な位置になっている。また、回転
板３７には図示しない回転用治具を挿入可能な回転用穴
４４が形成されている。

【００２８】従って、トンネルを掘削形成するには、図
３に示すように、まず、カッタ旋回モータ１５によって
カッタヘッド１２を回転させながら、シールドジャッキ
２０を伸長して既設のセグメントＳへの押し付け反力に
よって掘削機本体１１を前進させることで、多数のカッ
タ１３によって前方の岩盤を掘削する。そして、カッタ
１３によって掘削された土砂などはチャンバ室１８に取
り込まれ、スクリューコンベヤ１９によって後方に搬送
され、外部に排出される。次に、シールドジャッキ２０
の何れか一つを縮み方向に作動して既設のセグメントＳ
との間に空所を形成し、セグメントエレクタ装置２１に
よってこの空所に新しいセグメントＳを装着する。この
作業の繰り返しによって所定長さのトンネルを掘削形成
していく。

【００２９】このような掘削作業中、バルクヘッド１７
に装着された各土圧計２２はこのチャンバ室１８内に取
り込まれた掘削土砂の土圧を測定している。そして、図
示しない掘削機の制御装置は、チャンバ室１８内での掘
削土砂の土圧が所定圧の維持されるように、このチャン
バ室１８内での掘削土砂の充填量を考慮しながら、スク
リューコンベヤ１９での排出量を設定し、カッタヘッド
１２のカッタ１３の安定を図りながら掘進している。

【００３０】そして、長期間の使用や異物の接触などに
より、バルクヘッド１７に装着された土圧計２２が故障
した場合には、新規な土圧計と交換しなければならな
い。即ち、図１及び図２に示すように、まず、回転用治
具を回転用穴４４に挿入して回転板３７を１８０度回動
することで、貫通孔３４と対向した適合位置あってチャ
ンバ室１８に露出している故障した土圧計２２を非適合
位置、即ち、土圧計２２が座ぐり３５と対向する位置に
移動する。すると、土圧計２２は取り外し可能になると
共に、貫通孔３４はこの回転板３７によって閉止され
る。この状態で、ボルト４３を弛緩して故障した土圧計
２２を取付台４０と共に取り外し、新規な土圧計を取付
台に取付けて再び買手名板３７の取付孔４２に装着す
る。そして、この回転板３７を１８０度回動すること
で、新規な土圧計が非適合位置から貫通孔３４との対向
した適合位置に移動して交換作業が完了する。

【００３１】このように本実施例にあっては、故障した
土圧計２２の交換時に、バルクヘッド１７（保持ブロッ
ク３２）に形成された貫通孔３４は回転板３７に閉止さ
れることとなり、チャンバ室１８内の加圧充填されてい
る土砂や泥水がこの貫通孔３４を通って作業室２３内に
浸入することはなく、容易に短時間で交換作業を行うこ
とができる。その結果、従来のように、作業室２３内に
浸入した土砂の後処理をする必要はなく、また、常時、
チャンバ室１８内の土圧を的確に測定することでスクリ
ューコンベヤ１９は適量の掘削土砂を搬出してチャンバ
室１８内の土圧を所定圧に維持することとなり、カッタ
１３は中断することなく、且つ、安定して掘削作業を行
うことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明の土圧計の取付構造によれば、掘削機本体の
内部をチャンバ室と作業室とにバルクヘッドによって区
画し、このバルクヘッドにチャンバ室と作業室とを貫通
する貫通孔を形成すると共に、バルクヘッドの作業室側
にこの貫通孔を閉塞して回動自在な回動部材を装着し、
この回動部材にチャンバ室内の土圧を測定する土圧計を
装着することで、この土圧計を貫通孔との適合位置と非
適合位置とに移動自在に支持したので、土圧計の交換時
には、土圧計を回動部材と共に回動することで非適合位
置に移動することで、貫通孔は回動部材によって閉止さ
れることとなり、チャンバ室内の土砂や泥水がこの貫通
孔を通って作業室側に浸入せずに土圧計の交換作業を行
うことができる。

【００３３】また、本発明のトンネル掘削機によれば、
筒状の掘削機本体を推進手段によって前進可能とし、こ
の掘削機本体の前部にカッタヘッドを回転自在に装着し
てカッタヘッド駆動手段によって駆動回転可能とし、掘
削機本体の内部をバルクヘッドによって掘削物を取り込
んで集積するチャンバ室と後方の作業室とに区画し、チ
ャンバ室に集積された掘削物を外部に排出する排出手段
を設け、更に、バルクヘッドにチャンバ室と作業室とを
貫通する貫通孔を形成すると共にこのバルクヘッドの作
業室側に貫通孔を閉塞して回動自在な回動部材を装着
し、この回動部材にチャンバ室内の土圧を測定する土圧
計を装着することで土圧計を貫通孔との適合位置と非適
合位置とに移動自在に支持したので、土圧計の交換時に
は、土圧計を回動部材と共に回動することで非適合位置
に移動することで、貫通孔は回動部材によって閉止され
ることとなり、チャンバ室内の土砂や泥水がこの貫通孔
を通って作業室側に浸入せずに土圧計の交換作業を行う
ことができ、その結果、掘削作業を中断せずに土圧計の
交換作業が可能となり、掘削作業効率の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る土圧計の取付構造を表
す要部断面図である。

【図２】土圧計の取付部の正面図である。

【図３】本実施例の土圧計の取付構造が適用されたシー
ルド掘削機の概略断面図である。

【図４】図３のIV−IV断面図である。

【図５】従来の土圧計の取付構造を表す概略図である。

【符号の説明】

１１ 掘削機本体 １２ カッタヘッド １３ カッタ １５ カッタ旋回モータ １７ バルクヘッド １８ チャンバ室 １９ スクリューコンベヤ ２０ シールドジャッキ ２１ セグメントエレクタ装置 ２２ 土圧計 ２３ 作業室 ３４ 貫通孔 ３７ 回転板（回動部材）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削機本体の内部が掘削物を取り込むチ
   ャンバ室と該チャンバ室後方の作業室とにバルクヘッド
   によって区画され、該バルクヘッドに前記チャンバ室と
   作業室とを貫通する貫通孔が形成されると共に、前記バ
   ルクヘッドの前記作業室側に前記貫通孔を閉塞して回動
   自在な回動部材が装着され、該回動部材に前記チャンバ
   室内の土圧を測定する土圧計を装着することで、該土圧
   計が前記貫通孔との適合位置と非適合位置とに移動自在
   に支持されたことを特徴とする土圧計の取付構造。
2. 【請求項２】 筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を前
   進させる推進手段と、前記掘削機本体の前部に回転自在
   に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを駆動回
   転するカッタヘッド駆動手段と、前記掘削機本体の内部
   を前記カッタヘッドによって掘削形成された掘削物を取
   り込んで集積するチャンバ室と該チャンバ室後方の作業
   室とに区画するバルクヘッドと、該バルクヘッドに装着
   されて前記チャンバ室内の土圧を測定する土圧計と、前
   記チャンバ室に集積された掘削物を外部に排出する排出
   手段とを具えたトンネル掘削機において、前記バルクヘ
   ッドに前記チャンバ室と作業室とを貫通する貫通孔が形
   成されると共に、該バルクヘッドの前記作業室側に前記
   貫通孔を閉塞して回動自在な回動部材が装着され、該回
   動部材に前記土圧計を装着することで該土圧計が前記貫
   通孔との適合位置と非適合位置とに移動自在に支持され
   たことを特徴とするトンネル掘削機。