JPS6032237Y2 - シ−ルド掘進機の排土装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はシールド掘進機の排土装置に関するものである
。

シールド掘進機の排土装置として、掘削土砂の排出口近
傍に難透水性のサンドプラグを形成させつつ排土を行な
う形成のものである。

この種の排土装置は、掘削土砂移送用ケーシングに土砂
排出口を形成し、この排出口にバルブ（たとえばコーン
バルブ）を対設し、前記ケーシングを通して移送されて
きた掘削土砂をバルブに強制的に押し付けて排出口近傍
にある長さのサンドプラグを順次形成させる一方、排出
口とバルブとの間の隙間から今までサンドプラグを形成
していた土砂を排出するものである。

かかる排土装置によると、難透水性のサンドプラグによ
って切羽に対向して設けられているシールド掘進機のカ
ッタ圧力室を切羽崩壊圧力（土圧、地下水圧）に見合っ
たものに排泥中を保持することができるので連続掘削が
可能となる。

しかし掘削土砂の土質は常にサンドプラグの形成に適し
ているものではなく、また掘削中に土質変化が生じるこ
ともある。

したがって安定掘削を続行させるためには、土質が変化
してもカッタ圧力室の切羽保持圧力を適正に保持しえる
ような難透水性サンドプラグを形成さえる必要がいり、
また掘削中にサンドプラグが破壊されるというような事
態は回避しなければならない。

本考案は前記要請に応えてなされたものであり、以下そ
の実施例を土圧式シールド掘進機の場合につき説明する
。

第１図において、１はシールド掘進機本体であり、これ
は隔壁２によりカッタ圧力室３と大気圧室４とに区画さ
れている。

圧力室３には切羽５に対向するカッタ６が設置されてお
り、該カッタ６の回転により掘削された土砂は圧力室３
内に取り込まれる。

７は掘削土砂を圧力室３から大気圧室４へ移送排出する
スクリューディスチャージャーであり、このスクリュー
ディスチャージャー７は隔壁２を貫通腰圧力室３で開口
する掘削土砂投入口８を有しかつ大気圧室４で開口する
掘削土砂移送用に筒状ケーシング１０と、このケーシン
グ１０に同芯上に嵌入された回転軸１１と、この回転軸
１１に固着されたスクリュー羽根１２とからなり、前記
回転軸１１は駆動モータ１３の出力軸に連設されている
。

１４は前記回転軸１１の基部に軸芯方向摺動自在に外嵌
されたコーンバルブである。

このコーンバルブ１４はシリンダ装置１５により開閉操
作される。

したがって駆動モータ１３を作動させて回転軸１１乃至
スクリュー羽根１２を回転させると、前記圧力室３に取
り込まれた掘削土砂は投入口８から筒状ケーシング１０
内に送られ、該ケーシング１０内をその大気圧室側開口
に向って移送される。

回転軸１１の基部は一定長さに亘ってスクリュー羽根１
２の配置されていない部分があり、この部分は他の部分
と比でて小径となっている。

すなわちこの小径軸部１６が駆動モータ１３の出力軸に
継手を介して連結されている。

小径軸部１６に対しては、外嵌状態で固定さや管１７が
設けられている。

このさや管１７の基端部は取付架枠１８側に固着されて
いる。

そして前記コーンバルブ１４は固定さや管１７に軸芯方
向摺動自在に嵌合されているのである。

１９は筒状の出退ケーシングであ。

このケーシング１９は前記掘削土砂移送用ケーシング１
０にその排出口９に対して出退自在に外嵌され、かつシ
リンダ装置２０によりその出退量が調節されるようにな
っている。

そしてその先端部は掘削土砂排出口９となついて、前記
コーンバルブ１４がこの排出口９に対設されている。

なおシリンダ装置２０は掘削土砂移送用ケーシング１０
側に取り付けられている。

この構成によって前記固定さや管１７と出退ケーシング
１９との間には、スクリュー羽根１２ないし空間が形成
され、この空間がサンドプラグ形成ゾーンＬとなる。

したがってサンドプラグＳはこの形成ゾーンＬ内でのみ
形成される。

このため、土砂移送用ケーシング１０内を排出口９に向
って移送されてきた掘削土砂は、排出口９にコーンバル
ブ１４が対設されている関係上、前記形成ゾーンＬ内で
締め固められ、該位置にサンドプラグＳを形成すること
になる。

このサンドプラグＳは掘削土砂が切羽地山の土質状態ま
たはそれ以上に土質改良されたものであり、該サンドプ
ラグＳにより圧力室３の切羽圧力が保持される。

この難透水性のサンドプラグＳは連続的に排泥と併行し
て形成され、大気圧室４に解放排出された掘削土砂コン
ベヤ２１により坑外へ搬出される。

ところでサンドプラグＳの締め固め圧力Ｐｍａｘを、切
羽５の崩壊力に適応する圧力に調整するための関係式は
次式のようになる（第２図）。

ＰｍａＸ＝ＰＣ−ｆ（μ・Ｋ・１・ ）−ｄ Ｄ−ｄ １ 十Ｔ−ｆ （μ・Ｋ・１・Ｄ￥−１）γ・・・■ Ｐｍａｘ ：締め固め圧力 μ 土砂と壁面の摩擦係数 Ｋ 土圧係数 Ｄ ケーシング内径 ｄ さや管外径 １ サンドプラグ形成ゾーン長さ γ 土砂の単位重量 Ｐｃ コーンバルブの押付は圧力（抵抗圧力） ｆ：関（函）数の意味 ■式により締め固め圧力Ｐｍａｘはコーンバルブ１４の
押付は圧力Ｐｃとゾーン長さ１に関係し、掘削土砂の土
質条件が変化した摩擦係数μと土圧関係数Ｋが変化する
場合、Ｐｃと１を調整することが有効であることがわか
る。

■式の第１項はＰｃの影響であり、第２項はサンドプラ
グの土砂自重により発生する圧力である。

第１図に示したそのの場合、出退ケーシング１９の出退
量を調節することによりサンドプラグ形成ゾーンＬの長
さ１を調整することができ、またコーンバルブ１４の押
し付は圧力Ｐｃはシリンダ装置１５によって調整するこ
とができる。

したがって土質条件が変化しても］、Ｐｃへ両者は一方
を調整することで健全なサンドプラグの形成が可能であ
る。

一方、土砂移送用ケーシング１０内で掘削土砂を移送す
る場合の所要動力の要素を考えると、Ｐｍａｘの移送圧
力を生じさせる押出動力と回転軸１１乃至スクリュー羽
根１２の回転により摩擦動力の合計が必要である。

ＫＷ□： ａ Ｘ Ｐｍａｘ Ｘ μＸ Ｎ （１２（
Ｄｇ ｄ３） 十Ｋ Ｘ？ｒｄｉ） ＫＷ２＝７３ ＸＰｍａＸＸ７ （Ｄ’−ｄ”）ｘ Ｖ
ＫＷｌ：回転摩擦損失動力 ＫＷ２：有効排出動力 Ｎニスクリユー回転数 Ｄｓニスクリユー外径（第２図） ｄニスクリユー軸外径 １：サンドプラグゾーン長さ ■：排出土砂速度 α、β：係数 ・・・■ ・・・■ 動力■式において♂ＣＤ”、 −ｄ３）の項はスクリュ
ー羽根１２が土砂の回転破砕に使用される回転摩擦損失
部分を示し、あたかも１ひきうす、のような効果を示す
。

■式の）（Ｘ？ｒｄｌの項は回転軸１１がない場合、即
ち第３図にようにさや管１７を固定的に外嵌すると消去
しうるものであり、固定さや管１７によりサンドプラグ
形成ゾーンＬは静止した空間となり、サンドプラグＳは
破壊されることがなく、かつ損失動力が少なくなり、回
転軸の摩耗もなくなる。

ＫＷ２は有効排出動力である。なお■式によっても明ら
かなように掘削土質条件が非常に軟弱で液性流動性を有
する場合、即ち摩擦係数μが小さくなると締め固め圧力
Ｐｍａｘが発生しないことになり、この場合サンドプラ
グ形成ゾーン長さ１を極端に大きくするか、または第１
図の分岐管２３により容積型排出土装置（図示せず）に
付属連結して排出し、容積型排土装置の容積制御するこ
とが効果的である。

第３図は出退ケーシング１７側にコーンバルブ１４の押
付力調整用シリンダ装置１５を設けたものを示している
。

この場合はシリンダ装置１５のストロークが小さくて済
み、出退ケーシング１７の出退量調整の都度コーンバル
ブ１４の関係位置を変更する必要がないという利点があ
る。

以上実施例で説明した本考案によると、土質に応じて出
退ケーシングの出退量を調節すればサンドプラグ形成ゾ
ーンの長さを変化させることができるので、地盤の性状
にかかわらず常に健全なサンドプラグを形成させておく
ことができ、よってカッタ圧力室を常に適正圧力に保持
して切羽の崩壊を防止することがでる。

またこのことから、土砂排出が切羽の土質状態またはそ
れ以上に土質改良した状態であり、よって添加剤、添加
物の注入量を可及的に小又は絶無とすることがで、しか
も前記サンドプラグを形成するにかかわらずスクリュー
コンベヤでの土砂移送の動力損失を従来のものに比べ極
力小さくすることができ、加えてスクリューコンベヤ回
転軸の摩耗も減少し得る。

更に、サンドプラグ形成部分にはさや管が設けられてい
るため、サンドプラグとさや管との相対回転がなく、従
って進水等を防止できるので切羽の圧力保持を確実に行
なうことができる。

なお実施例では土庄式シールド掘進機について説明した
が、本考案はこれに限らず泥水加圧式、圧気圧式等の他
の圧力保持式シールド掘進機にも同様に適用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例の縦断面図、第２図は同説明図、
第３図は変形例の要部縦断面図である。 １・・・・・・シールド掘進機本体、３・曲・カッタ圧
力室、４・・・・・・大気圧室、５・・・・・・切羽、
７・・・・・・スクリューディスチャージャー、９・・
・・・・排出口、１０・・・・・・掘削土砂移送用ケー
シング、１４・・・・・・コーンバルブ、１７・・・・
・・固定さや管、１９・・・・・・出退ケーシング、２
０・・・・・・シリンダ装置、２４・・・・・・分割ケ
ーシング、Ｌ・・・・・・サンドプラグ形成ゾーン、Ｉ
・・・・・・サンドプラグ形成ゾーン長さ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. カッタ圧力室と大気圧室との間に亘って設けられた掘削
   土砂移送用ケーシングの大気圧室側端部に土砂排出口を
   形成し、前記掘削土砂移送用ケーシングの大気圧室側端
   部外周に出退ケーシングを出退自在に外嵌させ、前記出
   退ケーシングの大気圧室側端部に土砂排出口を形成し、
   前記ケーシング内にスクリュー羽根を有する回転軸を配
   置すると共に、該回転軸を回転させる駆動モータを設け
   、前記回転軸の出退ケーシング側部分にさや管を外嵌し
   、前記出退ケーシングの土砂排出口に対応する位置のさ
   や管にバルブを軸心方向に摺動自在に外嵌させ前記出退
   ケーシングの大気圧室側端部に、掘削土砂が前記バルブ
   に押し付けられて形成されるサンドプラグの形成ゾーン
   を保持せしめたことを特徴とするシールド掘進機の排土
   装置。