JPS593632B2 - メツセルシ−ルドを制御するための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は掘進メツセルを案内しかつ支持する枠から成る
メツセルシールドであって、この場合少くとも多数の掘
進メツセルが掘進方向に指向していて、枠の周面一体に
配分して設けられたかっこの枠に支持されている往復動
ピストン機構と結合しており、枠が支保に支持されてい
てかつ掘進メツセルと結合された往復動ピストン機構と
無関係に負荷可能な多数の往復動ピストン機構を備えて
いる様式の、トンネル或いは横坑等を掘削するためのメ
ツセルシールドを制御するための装置に関する。

性状が極めて異なる地山内でトンネル又は横坑を掘進す
るためのシールドは公知である。

地山が岩盤状の場合、トンネル又は横坑の自由掘削は付
加的な掘削装置によって行う以外に方法がない。

しかし、この岩盤状の地山状態は常に均質ではなくむし
ろ多くの場合砂状の層によって貫通されており、それゆ
え断面自由掘削によれば、砂状の層から成るトンネル壁
又は横坑壁の一部が崩れ落ちる危険が生じる。

たとえ崩落の危険のある壁範囲が自由掘削径即座に支持
されたとしてもこの危険は存在する。

自由掘削とこの壁範囲の支持との間のこの時間的な遅れ
を可能な限り小さくするためには、トンネル壁又は横坑
壁の形成後に支持体部分が直ちに作用するような部分範
囲支持体が必要となる。

この使用条件は支保シールドによってのみ克服される。

なぜならこのシールド工法ではトンネル壁又は横坑壁を
メツセル矢板幅で自由掘削した後にそのままでトンネル
壁又は横坑壁のこの部分範囲が相応のメツセル矢板の先
進によって支持されるからである。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第２２３９５６５号明細
書によればトンネル支保父は横坑支保等内での支保シー
ルド掘進のための液力的な掘進装置が公知である。

この場合、液力的な掘進シリンダはもっばら支持枠と掘
進枠とを介して連結されているメツセル矢板との間で作
用する。

その上、掘進枠の周囲にわたって分配されたこれら掘進
シリンダは液圧ポンプ機構に接続されておりかつ掘進枠
の周囲にわたって間隔をおいて配置されておりかつ各群
に固有の圧力媒体供給導管を有している３つのシリンダ
群にまとめ合わされている。

この場合、３つのシリンダ群の種々異なる長さの掘進道
程は個々のシリンダ群の種々異なる大きさの媒体量負荷
によって行なわれる。

支保シールドのための従来の掘進法ではシールドスキン
部の周辺地山に対する十分な当接を前提にしなければな
らないという欠点がある。

なぜならシールドの大きな掘進力はシールドスキン部と
これを取囲む地山との間の摩擦力の結束を介してのみ生
せしめられるが、これは岩盤層を有する地山および超過
掘削をもって掘削されたトンネル断面にあっては達し得
られないからである。

本発明の課題は、砂層並びに岩盤層を含む地山、特にそ
の組成の関係上掘進メツセルの外面とこれを取囲む地山
との間で十分な摩擦抵抗を得ることのできない地山内で
もトンネル及び横坑の良好に制御可能な掘進を可能にす
る制御シリンダ群にまとめられた往復動ピストン機構を
使用したメツセルシールドを制御するための装置を造る
ことである。

即ち、本発明の意図するところは以下に述べる公知の掘
進シールドの欠点を排除することである。

掘進の際掘進メツセルは一般に単独で順次掘進方向で推
進され、この場合ピストン機構は支持枠に支持される。

即ち支持枠はピストン機構の反力部を形成する。

この支持枠はその都度の関連している掘進メツセルに摩
擦をもって当接している。

同時にすべてのピストン機構を推進方向で液圧媒体によ
り負荷した場合、掘進メツセルが掘進されず、むしろ掘
進メツセルで形成されたメツセルシールドに対して押戻
される。

これは作業障害を招く。作業にあたって全掘進メツセル
はそのピストン機構のストローク分だけ推進されると、
共通の枠は一歩後方から反引される。

これは全ピストン機構が人込み方向で液圧媒体により負
荷されることによって行われる。

この枠の後方からの反引の際当該掘進メツセルはピスト
ン機構のための反力部を形成する。

掘進メツセルが周辺地山に十分に大きな摩擦力をもって
当接していない場合、この掘進メツセルはピストン機構
が人込み方向で圧力負荷された際不都合に引戻される。

即ち、この場合枠は立止まったままの状態にある。

このことももちろん同様に作業に支障を来たす。

実地にあってはまたピストン機構を人込み方向に圧力負
荷した場合、掘進メツセルの一部分が周辺地山に対して
十分に摩擦強固な支持を持たないことがあり、これによ
り部分的にこの掘進メツセルが引戻されたり、またこの
場合支持枠が傾斜した位置を占めて、停滞すること、即
ちその基準位置から外れることも起り得る。

これはメツセルシールドの制御を不能にする。

勾配もしくは傾斜をもったトンネル或いは横坑等を掘削
しなければならない場合、メツセルシールドの枠を相応
して制御しなければならない。

この制御には実地にあっては種々の困難が伴う。

本発明の課題は、上記の困難を排除することおよびメツ
セルシールドの制御を上記困難な作業条件下にあっても
可能であるように改善することである。

この課題を解決する本発明による制御装置の特徴とする
ところは、シールド周面にわたって配分されて少くとも
２つの制御シリンダ群が設けられており、これら制御シ
リンダ群のうち少くとも一つの制御シリンダ群が枠と支
保との間に並列して設けられた往復動ピストン機構によ
り、かつ少くとも他方の制御シリンダ群が枠と掘進メツ
セルとの間に並夕１ルて設けられた往復動ピストン機構
により形成されていること、および制御シリンダ群の往
復動ピストン機構が調節可能な加圧媒体量でかつ相前後
して定まる圧力で互いに無関係に負荷可能であること、
および枠と支保の間に設けられた制御シリンダ群が多数
の並列して設けられた往復動ピストン機構を備え、これ
らの往復動ピストン機構がそれぞれ流量調節弁を介して
同じ加圧媒体量で負荷可能であり、これらの往復動ピス
トン機構の各々に調節可能な一つの圧力制限弁が、隣接
している圧力制限弁の微細な調節を経てメツセルシール
ドの垂直な長手中央面に関して枠内での左側或いは右側
に強い送り力が発生されるように設けられていることで
ある。

本発明の特に利点とするところは、地盤状態に関連して
この種の支保シールドの使用範囲が拡大されることにあ
る。

なぜなら、掘進力によって生じる支保シールドの反力が
部分的に形状一体的に後方のトンネル支保父は横坑支保
に支えられるからである。

一面においては周囲地山への（少なくとも１つの制御ユ
ニットによる）制御ユニットの支持に関連してかつ他面
においては制御ユニットのトンネル支保への支持に関連
して（少なくとも別の１つの制御ユニットで）制御ユニ
ットを圧力媒体量及び圧力に関係させて組合わせること
によってこの種の支保シールドの特に脆い地山内での申
し分のない制御が得られる。

本発明の実施形にあっては、少くとも１つの制御シリン
ダ群の往復動ピストン機構が一定の加圧媒体量で、かつ
少くとも１つの他方の制御シリンダ群の往復動ピストン
機構が制御可能な加圧媒体量で負荷可能であり、制御シ
リンダ群の往復動ピストン機構がメツセルシールドを制
御するため単独で接続および遮断可能であるように構成
されている。

更に本発明の他の実施形により、メツセルシールドの上
部領域内においてこのメツセルシールドの垂直な長手中
央面の両側において枠と掘進メツセルと間に設けられた
少くとも１つの往復動ピストン機構を備えたそれぞれ１
つの制御シリンダ群が設けられており、この場合これら
の制御シリンダ群の往復動ピストン機構がそれぞれ流量
調節弁を介して一定の加圧媒体量で負荷可能であり、か
つメツセルシールドの底部領域内において枠と支保との
間に設けられていてかつ調節可能な加圧媒体量で負荷可
能な往復動ピストン機構を備えたもう１つの制御シリン
ダ群が設けられている。

また本発明により、支保に対して支持されている制御シ
リンダ群の往復動ピストン機構はメツセルシールドの枠
の底部トラフ状体に取付いており、かつその往復動ピス
トン機構が１つ又は多数の制御シリンダ群を形成する掘
進メツセルの少くとも１つが周囲の地山に支持される拡
開装置を備えている。

次に図示の実施例につき本発明を具体的に説明する。

図面は横坑支保及びトンネル支保内で使用される支保シ
ールド１を示す。

掘進方向へ向けられた複数の掘進メツセル３は互いに上
下にかつ並んで配置されていてこれによって支保シール
ド１の上方のスキン部分を形成している。

これら掘進メツセル３は支保シールド１内に設けた枠２
によって支持されかつ案内されている。

枠２と掘進メツセル３との間にはそれぞれ掘進方向に向
けられた往復動ピストン機構４が間挿されている。

支保シールド１の下方のスキン部分はトラフ形底部１０
として形成されていて枠２に固定されている。

トラフ形底部１０と後方のトンネル支保９、例えばタビ
ング支保１４との間には別の往復動ピストン機構７，７
′、７′智ｒが間挿されている。

支保シールド１を制御するために、２つの制御シリンダ
群５，６が往復動ピストン機構４／、 、ｓ／／ ７゜
７／、 ７” ７１／を有している（第２図）。

これらの往復動ピストン機構は後で説明するように液圧
的に互いに協働している。

第１の制御シリンダ群５は支保シールド１の上方のスキ
ン部分内に設けられている。

この制御シリンダ群５はそれぞれ支保シールド１の縦中
央面に対して鏡対称的に配置された２つの往復動ピスト
ン機構４′、４“から成っている。

２つの往復動ピストン機構４′と２つの往復動ピストン
機構４“はそれぞれ復動ピストン装置として働くように
液圧的に連結されている。

これら復動ピストン装置によって掘進させられるメツセ
ル３はそれぞれ１つの拡開装置８を有している。

第２の制御ピストン群６は、一端をトラフ形底部１０に
、他端を後方のトンネル支保９に支持された往復動ピス
トン機構７、７／、 ７／／ ７１／によって形成され
ている。

この場合、支保シールド１の鉛直な縦中央面に対して対
称的に、２つの往復動ピストン機構７゜７′が左側に、
かつ２つの往復動ピストン機構７“。

７Ｉが右側に設けられている。

第３図に示す液力制御回路内には制御ピストン群５，６
のためのそれぞれ１つの液力回路が設けられている。

両方の液力回路はそれぞれ１つのポンプＰによって圧力
媒体を負荷される。

第１の制御ピストン群５の圧力媒体供給導管内にはポン
プＰの後方に２つの並夕（ルて接続された方向弁１５゜
１６が後接続されており、これらの方向弁１５゜１６に
はそれぞれ１つの流れ調整弁１１が接続されている。

第２の液力回路の圧力媒体供給導管はポンプＰの後方で
４つの圧力媒体供給導管に分割されている。

各圧力媒体供給導管はそれぞれ１つの方向弁１７、１７
’、 １８、１８’に接続されており、これらの方向弁
の後方にはそれぞれ１つの流量調整弁１２が接続されて
いる。

上記の本発明による掘進シールドの本質的なこと、個々
の掘進メツセルに設けられているピストン機構に附加し
て、別個の制御シリンダ群が設けられており、これらの
シリンダ群のピストン機構が枠と既に建込まれた支保と
の間に、これらのピストン機構が支保に支持されるよう
に設けられていることである。

これによって支保は枠の推進の際第二の反力部を形成す
る。

これに伴い枠を、ピストン機構に所属している掘進メツ
セルが周辺地山に十分な摩擦反力部を持たない場合でも
、確実に（第１図において左方向に）推進させることが
可能となる。

同時に制御シリンダ群のピストン機構により、枠の位置
を調節し、カーブしたもしくは傾斜した坑道の掘進にあ
ってメツセルシールドの正確な方向制御が可能となる。

ピストン機構には、独自のポンプと流量調整弁並びに方
向弁を備えた独自の液圧ＩｆＦＪ１１８１系が所属して
いる。

これにより、ピストン機構の各々を等しい加圧媒体量で
負荷可能であり、したがって全ピストン機構を同じ速度
で吐出運動させることが可能となる。

この場合メツセルシールドの枠は停滞したり傾斜したす
せずに推進される。

同時にメツセルシールドの液圧制御系は少くとも一つの
他の制御シリンダ群、特に二つの制御シリンダ群を備え
ている。

これらの制御シリンダ群はそれぞれ多数のピストン機構
を備えている。

制御シリンダ群には独自のポンプと独自の流量調整弁と
を備えた独自の制御回路が設けられている。

個個の制御シリンダ群の異ったこれらの制御回路を介し
て、枠はその位置とその推進方向で正確に制御される。

これらの制御運動は、個々の制御シリンダ群のシリンダ
が異った加圧媒体量で負荷され、したがって一方のシリ
ンダ群のシリンダが他方の制御シリンダ群のシリンダよ
りも大きなストロークを行うことによって達せられる。

これに伴い、枠の一定の位置変化が可能となり、その結
果メツセルシールドの目指す方向制御が可能となる。

一方において掘進メツセルと枠との間に設けられたピス
トン機構のまとまりと他方枠と支保との間に設けられた
掘進シリンダのまとまりは、これらの制御シリンダ群の
シリンダを圧力負荷する圧力媒体量との組合せによりメ
ツセルシールｌ’（７）正確な制御を可能にする。

トンネル等を方向変更することなく長大な長さにわたっ
て、即ち真直ぐに掘進する場合、これは同様に制御シリ
ンダ群によっても達せられる。

なぜなら、制御シリンダ群のシリンダが流量調整弁によ
り正確に等しい加圧媒体量で負荷されるからである。

制御シリンダ群の枠と支保との間で作用するピストン機
構により等しい制御力が達せられる。

なぜなら、これらのシリンダが支保に対して、即ち固定
された反力部に支持されるからである。

この制御装置の作動態様は以下の通りである。

支保シールド１が鉛直な面内で制御運動を行なう、即ち
「下降」又は「上昇」する場合、掘進メツセル３を支持
しかつ案内する枠２の立体的な位置が変化させられなけ
イ屓マ゛ならない。

この立体的位置変化は第１の制御ピストン群５が所属の
往復動ピストン機構４′、４“のピストン棒を方向弁１
５゜１６の作動によってシリンダ内から吐出せしめるこ
とによって生ぜしめられる。

場合によっては周囲の地山に対する制御シリンダ群５の
支持を保証すべく両方の拡開装置８が作動させられる。

残りのすべての掘進メツセル３が掘進させられたならば
、枠２が掘進方向で追動させられる。

枠２のこの追動は方向弁１５．１６がこの場合は逆の方
向で再び作動させられ、これによって往復動ピストン機
構４′、４“のピストン棒のシリンダ内へ人込みが達せ
られる。

この場合、同時に方向弁１７，１７ｚ１８、ｉ８’が作
動せられ、これによって、ひつ込んだ位置にあった往復
動ピストン機構７ ｔ ７’Ｔ ７”ｊ ７９’のピス
トン棒が吐出させられる。

そのさい、第１の制御ピストン群５の往復動ピストン機
構４′、４“にはコンスタントな圧力媒体量が、かつ第
２の制御ピストン群の往復動ピストン機構７、７／、
７／／ ７Ｍには第１の制御ピストン群５に比してイつ
ずかに調整可能な圧力媒体量が供給される。

圧力媒体量のこの調整を介して種々異なる長さの往復動
ビストンストローク長さが個々の制御ピストン群間に生
じ、これによって最終的に枠２の変化した立体的な位置
が生ぜしめられる。

水平面内でのメツセルシールド１の制御運動のためには
、掘進方向での枠２の追動時に、メツセルシールド１の
鉛直な縦中央面に関連して左側又は右側に比較的強い掘
進力が枠２内に導入されるように、４つの圧力制限弁１
３が互いに段階的に調整される。

さらに、鉛直縦中央面に関連して一方の側に作用するこ
の比較的強い掘進力は枠２を制御する作用の点で、相応
する側の往復動ピストン機構を遮断することによって一
般的には縦中央面の他方の側へ作用する比較的弱い掘進
力を省かれるように改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図はトンネル支保の後方に位置する本発明の１実施
例に基づく支保シールドの縦断面図、第２図は第１図の
■−■線に沿った断面図及び第３図は本発明の１実施例
に基づく制御装置の液力制御回路図である。 １・・・・・・支保シールド、２・・・・・・枠、３・
・・・・・掘進メツセル ４、４／、 ４／／・・・・
・・往復動ピストン機構、５゜６・・・・・・制御ピス
トン群、７、７’、 ７“、７′・・・・・・往復動ピ
ストン機構、８・・・・・・拡開装置、９・・・・・・
トンネル支保、１０・・・・・・トラフ形底部、１１，
１２・・・・・・流量調整弁、１３・・・・・・圧力制
限弁、１４・・・・・・タビング支保、１５．’１６，
１７，１７’、１８，１８’・・・・・・方向弁、Ｐ・
・・・・・ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 掘進メツセルを案内しかつ支持する枠から成るメツ
   セルシールドであって、この場合少くとも多数の掘進メ
   ツセルが掘進方向に指向していて、枠の周面一体に配分
   して設けられたかつこの枠に支持されている往復動ピス
   トン機構と結合しており、枠が支保に支持されていてか
   つ掘進メツセルと結合された往復動ピストン機構と無関
   係に負荷可能な多数の往復動ピストン機構を備えている
   様式の、トンネル或いは横坑等を掘削するためのメツセ
   ルシールドを制御するための装置において、シールド周
   面にわたって配分されて少くとも２つの制御シリンダ群
   ５，６が設けられており、これら制御シリンダ群のうち
   少くとも１つの制御シリンダ群６が枠２と支保９との間
   に並列して設けられた往復動ピストン機構７，７′、７
   ″、７Ｍにより、かつ少くとも他方の制御シリンダ群が
   枠２と掘進メツセル３との間に並夕１ルて設けられた往
   復動ピストン機構４７．４／／により形成されているこ
   と、および制御シリンダ群５，６の往復ピストン機構が
   調節可能な加圧媒体量でかつ相前後して定まる圧力で互
   いに無関係に負荷可能であること、および枠２と支保９
   の間に設けられた制候シリンダ群６が多数の並列して設
   けられた往復動ピストン機構７゜７／、 ７／／、 ７
   ′／ を備え、これらの往復動ピストン機構がそれぞ
   れ流量調節弁１２を介して同じ加圧媒体量で負荷可能で
   あり、これらの往復動ピストン機構の各々に調節可能な
   １つの圧力制御弁１３が、隣接している圧力制御弁１３
   の微細な調節を経てメツセルシールド１の垂直な長手中
   央面に関して枠２内での左側或いは右側に強い送り力が
   発生されるように設けられていることを特徴とする、上
   記シールド制御装置。 ２ 少くとも１つの制御シリンダ群５の往復動ピストン
   機構４′、４“が一定の加圧媒体量で、かつ少くとも１
   つの他方の制御シリンダ群６の往復動ピストン機構７、
   ７／、 ７／／ ７／Ｉが制御可能な加圧媒体量で負荷
   可能であるように構成した、前記特許請求の範囲第１項
   に記載のシールド制御装置。 ３ 制御シリンダ群５，６の往復動ピストン機構がメツ
   セルシールド１を制御するため単独で接続および遮断可
   能であるように構成した、前記特許請求の範囲第１項或
   いは第２項に記載のシールド制御装置 ４ メツセルシールド１の上部領域内においてこのメツ
   セルシールドの垂直な長手中央面の両側において枠２と
   掘進メツセル３と間に設けられた少くとも一つの往復動
   ピストン機構４′、４“を備えたそれぞれ一つの制御シ
   リンダ群５が設けられており、この場合これらの制御シ
   リンダ群５の往復動ピストン機構がそれぞれ流量調節弁
   １１を介して一定の加圧媒体量で負荷可能であること、
   およびメツセルシールドの底部領域内において枠２と支
   保９との間に設けられていてかつ調節可能な加圧媒体量
   で負荷可能な往復動ピストン機構７、７／、 ７／／、
   ７／／／を備えたもう一つの制御シリンダ群６がが設
   けられている、特許請求の範囲第１項から第３項までの
   うちのいずれか−・つに記載のシールド制御装置。 ５ 支保９に対して支持されている制御シリンダ群６の
   往復動ピストン機構７、７ ／、 ７’？ ７１１がメ
   ツセルシールドの枠２の底部トラフ状体１０に取付いて
   いる、特許請求の範囲第１項から第４項までのうちのい
   ずれか一つに記載のシールド制御装置６ 掘進メツセル
   を案内しかつ支持する枠から成るメツセルシールドであ
   って、この場合少くとも多数の掘進メツセルが掘進方向
   に指向していて、枠の周面一体に配分して設けられたか
   つこの枠に支持されている往復動ピストン機構と結合し
   ており、枠が支保に支持されていてかつ掘進メツセルと
   結合された往復動ピストン機構と無関係に負荷可能な多
   数の往復動ピストン機構を備えている様式の、トンネル
   或いは横坑等を掘削するためのメツセルシールドを制御
   するための装置であって、シールド周面にわたって配分
   されて少くとも２つの制御シリンダ群５，６が設けられ
   ており、これら制御シリンダ群のうち少くとも１つの制
   御シリンダ群６が枠２と支保９との間に並列して設けら
   れた往復動ピストン機構７，７′、７〃、７′Ｆにより
   、かつ少くとも他方の制御シリンダ群が枠２と掘進メツ
   セル３との間に並列して設けられた往復動ビスＬ・ン機
   構４′、４“により形成されていること、および制御シ
   リンダ群５，６の往復動ピストン機構が調節可能な加圧
   媒体量でかつ相前後して定まる圧力で互いに無関係に負
   荷可能であること、および枠２と支保９の間に設けられ
   た制御シリンダ群６が多数の並夕１ルて設けられた往復
   動ピストン機構γ ７／、 ７／Ｓ ７／Ｉを備え、こ
   れらの往復動ピストン機構がそれぞれ流量調節弁１２を
   介して同じ加圧媒体量で負荷可能であり、これらの往復
   動ピストン機構の各々に調節可能な１つの圧力制限弁１
   ３が、隣接している圧力制限弁１３の微細な調節を経て
   メツセルシールド１の垂直な長手中央面に関して枠２内
   での左側或いは右側に強い送り力が発生されるように設
   けられている上記シールド制御装置にあって、その往復
   動ピストン機構４／、 ４／／が一つ又は多数の制御シ
   リンダ群５を形成する掘進メツセルの少くとも一つが周
   囲の地山に支持される拡開装置８を備えていることを特
   徴とする、シールド制御装置。