土圧式シールド、泥水式シールド及び密閉型シールド
【課題】 粘性の高い掘削土砂が隔壁に付着することに起因するチャンバー内での閉塞を防止する。
【解決手段】本発明に係る土圧式シールド１０は、カッターヘッド１と隔壁２との間にチャンバー２０を設けて該チャンバー内にカッターヘッド１の土砂取込み開口３１から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を隔壁２に連通接合されたスクリューコンベア３で搬出するように構成してあり、隔壁２をその上縁が下縁よりもカッターヘッド１側に近くなるようにスキンプレート４内に傾斜配置してあるとともに、該隔壁の周縁をスキンプレート４の内面に接合してある。また、隔壁２のテール側中央には、円筒状のギアボックス１３がシールド軸線と同軸となるように接合してあるとともに、該ギアボックスのテール側中央近傍には、テール側軸受部材７をやはりシールド軸線と同軸になるように取り付けてある。
【解決手段】本発明に係る土圧式シールド１０は、カッターヘッド１と隔壁２との間にチャンバー２０を設けて該チャンバー内にカッターヘッド１の土砂取込み開口３１から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を隔壁２に連通接合されたスクリューコンベア３で搬出するように構成してあり、隔壁２をその上縁が下縁よりもカッターヘッド１側に近くなるようにスキンプレート４内に傾斜配置してあるとともに、該隔壁の周縁をスキンプレート４の内面に接合してある。また、隔壁２のテール側中央には、円筒状のギアボックス１３がシールド軸線と同軸となるように接合してあるとともに、該ギアボックスのテール側中央近傍には、テール側軸受部材７をやはりシールド軸線と同軸になるように取り付けてある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として地下トンネルを掘削する場合に用いられる土圧式シールド、泥水式シールド等の密閉型シールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地下鉄や上下水道をはじめとする公共施設による地下空間の利用が急増してきており、このような地下トンネル工事では、超軟弱地盤から硬質地盤まで掘削可能であるシールド工法が主流となっている。
【０００３】
シールド工法で用いる密閉型シールドは、土圧式シールドと泥水式シールドに大別されるが、土圧式シールドは、泥水式シールドに比べて立坑口近辺の装置が小規模であり、交通の妨げとならないという利点を有しているため、様々な地下トンネル工事で用いられている。
【０００４】
土圧式シールド工法は、シールドマシン（以下、単にシールド）の先端に設けられたカッターヘッドにより地盤を掘削し、掘削土砂を一旦チャンバー内に取り込み充満させ、隔壁下方に連通接続されたスクリューコンベアによって掘削土砂を排出するとともに、スクリューコンベアの回転速度、シールドの推進速度等を制御することで掘削土砂を介して切羽に作用させる土圧の大きさを調整し、切羽の安定を図る工法である。
特に透水性の高い砂礫地盤の場合には、掘削土砂に加泥材や気泡などの添加材を加えながらチャンバー内で強制攪拌し、掘削土砂に流動性を持たせ、スクリューコンベアによってかき出す泥土圧シールド工法が用いられている。
【０００５】
一方、泥水式シールドは、送泥管を介して泥水をチャンバー内に送り込み、その泥水圧で切羽の安定を図りつつ、掘削土砂を掘削泥水の形で排泥管を介して排土するとともに、排土された掘削泥水から土砂を分離し、ベントナイトを加える等、適宜調整した後、あらたな泥水として循環されるものであって、切羽に対して安定した加圧が可能であることから崩壊性の地盤に適した工法といえる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−０４４１８８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、土圧式シールドは上述したように、カッタヘッドで切羽を掘削しつつ、該切羽に土圧を作用させることで該切羽の安定を図り、地山の崩壊を防止しているが、切羽に作用する土圧は、その反力がチャンバー内に取り込まれた掘削土砂を介して隔壁に作用する。
【０００８】
そのため、掘削土砂の粘性が高いと、掘削土砂が土圧で隔壁に押し付けられ、さらにそれが積み重なるようになり、かくして、カッターヘッドに付着した掘削土砂とも相まって、やがてはチャンバー内に閉塞を生じさせるという問題を生じていた。
かかる状況は、カッターヘッドで掘削された土砂をチャンバー内に取り込みつつ、切羽に圧力を加えて該切羽の安定を図る密閉型シールドに共通した問題である。すなわち、密閉型シールドにおいては、カッターヘッドで掘削された粘性土が果実の皮を剥くがごとく、薄い粘性土片としてチャンバー内に取り込まれることがあり、かかる場合には、土圧式シールド、泥水式シールドといった形式とは関係なく、切羽安定のための圧力が反力として粘性土片を隔壁に押し付けて付着させ、ひいてはチャンバー内を閉塞させるという問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、粘性の高い掘削土砂が隔壁に付着することに起因するチャンバー内での閉塞を防止することが可能な土圧式シールド、泥水式シールド及び密閉型シールドを提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る密閉型シールドは請求項１に記載したように、カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内に前記カッターヘッドの土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を前記隔壁に連通接合され前記チャンバーの下方に設けられた排土手段を介して搬出するように構成した密閉型シールドにおいて、前記隔壁をその上縁が下縁よりも前記カッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに前記隔壁の周縁を前記スキンプレートの内面に接合したものである。
【００１１】
また、本発明に係る密閉型シールドは、前記隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりも前記カッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成したものである。
【００１２】
また、本発明に係る土圧式シールドは請求項３に記載したように、カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内に前記カッターヘッドの土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を前記隔壁に連通接合され前記チャンバーの下方に設けられたスクリューコンベアで搬出するように構成した土圧式シールドにおいて、前記隔壁をその上縁が下縁よりも前記カッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに前記隔壁の周縁を前記スキンプレートの内面に接合したものである。
【００１３】
また、本発明に係る土圧式シールドは、前記隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりも前記カッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成したものである。
【００１４】
また、本発明に係る泥水式シールドは請求項５に記載したように、カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内に前記カッターヘッドの土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を掘削泥水の形で前記隔壁に連通接合され前記チャンバーの下方に設けられた排泥管を介して搬出するように構成した泥水式シールドにおいて、前記隔壁をその上縁が下縁よりも前記カッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに前記隔壁の周縁を前記スキンプレートの内面に接合したものである。
【００１５】
また、本発明に係る泥水式シールドは、前記隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりも前記カッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成したものである。
【００１６】
本発明に係る密閉型シールドにおいては、カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内にカッターヘッドの土砂取込み開口から粘性土片等の形で掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を隔壁に連通接合された排土手段で搬出するように構成してあり、隔壁をその上縁が下縁よりもカッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに隔壁の周縁をスキンプレートの内面に接合してある。
【００１７】
このようにすると、切羽安定のために該切羽に作用する圧力が、従来と同様、カッタヘッドで掘削された掘削土砂をその反力で隔壁に押し付けて該隔壁に付着させるが、本発明においては、隔壁を傾斜配置してあるため、隔壁に作用する圧力は、隔壁に垂直に作用する成分と隔壁に平行な方向に作用する成分とに分かれる。
【００１８】
そのため、いったん圧力によって隔壁に付着し押し付けられた掘削土砂であっても、隔壁に平行な成分の圧力によって隔壁から削ぎ落とされる。
【００１９】
すなわち、従来において隔壁にいったん付着した掘削土砂は、その上から新たな掘削土砂が次々に積層され、カッターヘッドに付着した掘削土砂とも相まって、チャンバー内を閉塞させていた。
【００２０】
しかしながら、本発明に係る密閉型シールドにおいては、上述したように隔壁を傾斜配置してあるため、切羽安定のための反力としての圧力が隔壁に対して垂直に作用せず、隔壁面に沿った分力も隔壁に作用する。
【００２１】
そのため、チャンバー内に取り込まれた掘削土砂がたとえ圧力によって隔壁に付着したとしても、隔壁に沿った方向の分力によって該隔壁から削ぎ落とされることとなり、従来のように隔壁に次々に重なり合ってやがてはチャンバー内を閉塞させる事態を未然に回避することができる。
【００２２】
加えて、傾斜配置された隔壁に沿った方向の分力は、粘性土片等の掘削土砂をチャンバーの下方に設けられた排土手段の流入口近傍へと誘導し、チャンバー内の下方空間が広くなったことと相まって、スムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー内の閉塞が未然に防止される。
【００２３】
本発明に係る密閉型シールドは、カッタヘッドで掘削された土砂をチャンバー内に取り込みつつ、切羽に圧力を加えて該切羽の安定を図る形式のシールドをすべて含むものであり、具体的には土圧式シールドと泥水式シールドが含まれる。なお、土圧式シールドに土圧シールドや泥土圧シールドが含まれることは言うまでもない。
その意味で、請求項３，４に係る土圧式シールドや請求項５，６に係る泥水式シールドは、請求項１に係る密閉型シールドの下位概念に属する発明であり、請求項１の排土手段は、請求項３，４に係る土圧式シールドではスクリューコンベアに、請求項５，６に係る泥水式シールドでは排泥管にそれぞれ相当する。
【００２４】
ここで、上述した隔壁は、その上縁が下縁よりもカッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置してあればその形状は任意であるが、ここで、隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成することができる。
【００２５】
かかる構成においては、折曲げ状に形成された隔壁のうち、折り曲げられた両側方部分の隔壁に作用する圧力に関し、上述したと同様の作用効果を奏するほか、両側方部分の隔壁面に沿った方向の分力も、粘性土片等の掘削土砂をチャンバーの下方に設けられた排土手段の流入口へと誘導し、チャンバー内の下方空間が広くなったことと相まって、スムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー内の閉塞が未然に防止されるという顕著な作用効果を奏する。
【００２６】
以上述べた密閉型シールドに関する発明の説明は、切羽に作用する圧力が土圧であるのか泥水圧であるのかといった圧力の違いはあるものの、すべての密閉型シールド、例えば土圧式シールドや泥水式シールドについても同様に言えることであるが、念のため、土圧式シールドについてその発明を説明することとする。
【００２７】
すなわち、本発明に係る土圧式シールドにおいては、カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内にカッターヘッドの土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を隔壁に連通接合されたスクリューコンベアで搬出するように構成してあり、隔壁をその上縁が下縁よりもカッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに隔壁の周縁をスキンプレートの内面に接合してある。
このようにすると、切羽安定のために該切羽に作用する土圧は、従来と同様、カッタヘッドで掘削された掘削土砂を介して反力として隔壁に作用し、その結果、粘性が高い掘削土砂については、該土圧で隔壁に押し付けられて付着するが、本発明においては、隔壁を傾斜配置してあるため、隔壁に作用する土圧は、隔壁に垂直に作用する成分と隔壁に平行な方向に作用する成分とが生じる。
【００２８】
そのため、いったん土圧によって隔壁に付着し押し付けられた掘削土砂であっても、隔壁に平行な成分の圧力によって隔壁から削ぎ落とされる。
【００２９】
すなわち、従来においては、掘削土砂を介して隔壁に作用する土圧が該隔壁に対して垂直に作用するため、隔壁にいったん付着した掘削土砂は、その上から新たな掘削土砂が次々に積層され、カッターヘッドに付着した掘削土砂とも相まって、チャンバー内を閉塞させていた。
【００３０】
しかしながら、本発明に係る土圧式シールドにおいては、上述したように隔壁を傾斜配置してあるため、切羽安定のための反力としての土圧が隔壁に対して垂直に作用せず、隔壁面に沿った分力も隔壁に作用する。
【００３１】
そのため、チャンバー内に取り込まれた掘削土砂がたとえ土圧によって隔壁に付着したとしても、隔壁に沿った方向の分力によって該隔壁から削ぎ落とされることとなり、従来のように隔壁に次々に重なり合ってやがてはチャンバー内を閉塞させる事態を未然に回避することができる。
【００３２】
加えて、傾斜配置された隔壁に沿った方向の分力は、掘削土砂をチャンバーの下方に設けられたスクリューコンベヤの流入口近傍へと誘導し、チャンバー内の下方空間が広くなったことと相まって、スムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー内の閉塞が未然に防止される。
【００３３】
上述した隔壁は、その上縁が下縁よりもカッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置してあればその形状は任意であるが、ここで、隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成することができる。
【００３４】
かかる構成においては、折曲げ状に形成された隔壁のうち、折り曲げられた両側方部分の隔壁に作用する土圧に関し、上述したと同様の作用効果を奏するほか、両側方部分の隔壁面に沿った方向の分力も、掘削土砂をチャンバーの下方に設けられたスクリューコンベヤの流入口へと誘導し、チャンバー内の下方空間が広くなったことと相まって、スムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー内の閉塞が未然に防止されるという顕著な作用効果を奏する。
【００３５】
また、隔壁を湾曲状に形成した場合についても、該隔壁を折曲げ状に形成した場合と同様の作用効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明に係る土圧式シールド、泥水式シールド及び密閉型シールドの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
（第１実施形態）
図１及び図２は、本実施形態に係る土圧式シールド１０を示した鉛直断面図及び水平断面図、図３は図１のＡ−Ａ線方向から見た矢視図である。
【００３８】
これらの図からわかるように、本実施形態に係る土圧式シールド１０は、カッターヘッド１と隔壁２との間にチャンバー２０を設けて該チャンバー内にカッターヘッド１の土砂取込み開口３１から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を隔壁２に連通接合された排土手段であるスクリューコンベア３で搬出するように構成してあり、隔壁２のテール側中央には、円筒状のギアボックス１３がシールド軸線と同軸となるように接合してあるとともに、該ギアボックスのテール側中央近傍には、テール側軸受部材７をやはりシールド軸線と同軸になるように取り付けてある。一方、隔壁２のチャンバー側中央には、テール側軸受部材７と同様、シールド軸線と同軸になるようにチャンバー側軸受部材５を取り付けてある。
【００３９】
ギアボックス１３には、シールド軸線を取り囲むように駆動モータ９が減速機１８を介して複数取り付けてあるとともに、上述したチャンバー側軸受部材５とテール側軸受部材７に軸支され先端でカッターヘッド１に連結されたセンターシャフト６には、ギアボックス１３内においてリング状ギア１９をその周面に取り付けてあり、駆動モータのモータシャフト先端に取り付けられたピニオン１１とリング状ギア１９とを相互に噛合させることによって、カッタヘッド１を複数の駆動モータ９で回転させることができるようになっている。
【００４０】
センターシャフト６のテール側端部にはロータリージョイント８を設けてあり、該ロータリージョイントを介してカッターヘッド１のスポーク３３に内蔵されたコピーカッター３６の油圧アクチュエータとテール部近傍に設けた油圧ユニット（図示せず）とを連通接続してあるとともに、切羽近傍に添加剤を供給する添加剤供給口３７と添加剤ユニット（図示せず）とを連通接続してある。
【００４１】
カッターヘッド１のチャンバー側には図１でわかるように、複数のカッター側アジテータ２１を突設させてあるとともに、該カッター側アジテータと対向するように隔壁２に隔壁側アジテータ２２を突設してあり、カッターヘッド１が回転することによって、チャンバー２０内の掘削土砂を攪拌混合できるようになっている。
【００４２】
ここで、本実施形態に係る土圧式シールド１０は図１でよくわかるように、隔壁２をその上縁が下縁よりもカッターヘッド１側に近くなるようにスキンプレート４内に傾斜配置してあるとともに、該隔壁の周縁をスキンプレート４の内面に接合してある。
【００４３】
なお、上述した隔壁側アジテータ２２は、隔壁２の傾斜に対応させるべく、該隔壁の上方から下方へ沿って徐々に長くなるように各長さを設定してある。
【００４４】
また、隔壁２は図２に示すように、その両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド１側に近くなるように折曲げ状に形成してある。
【００４５】
すなわち、隔壁２は、上述したようにシールド軸線方向に傾斜配置してあるのみならず、その上縁と下縁とを結びかつシールド軸線を含む鉛直面に対して対称となるように折曲げ形成してある。
【００４６】
本実施形態に係る土圧式シールド１０においては上述したように、カッターヘッド１と隔壁２との間にチャンバー２０を設けて該チャンバー内にカッターヘッド１の土砂取込み開口３１から掘削土砂を取り込むとともに、隔壁２をその上縁が下縁よりもカッターヘッド１側に近くなるようにスキンプレート４内に傾斜配置し、隔壁２の周縁をスキンプレート４の内面に接合してある。
【００４７】
このようにすると、切羽安定のために該切羽に作用する土圧は、従来と同様、カッタヘッド１で掘削された掘削土砂を介して反力として隔壁２に作用し、その結果、粘性が高い掘削土砂については、該土圧で隔壁２に押し付けられて付着するが、本実施形態においては、隔壁２を傾斜配置してあるため、隔壁２に作用する土圧は、隔壁２に垂直に作用する成分と隔壁２に平行な方向に作用する成分とが生じる。
【００４８】
そのため、いったん土圧によって隔壁２に付着し押し付けられた掘削土砂であっても、隔壁２に平行な成分の圧力によって隔壁２から削ぎ落とされる。
【００４９】
加えて、傾斜配置された隔壁２に沿った方向の分力は、掘削土砂をチャンバー２０の下方に設けられたスクリューコンベヤ３の流入口近傍へと誘導する。
【００５０】
また、本実施形態に係る土圧式シールド１０においては、隔壁２を、その両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド１側に近くなるように折曲げ状に形成してある。
【００５１】
このようにすると、折曲げ状に形成された隔壁２のうち、折り曲げられた両側方部分の隔壁２には、上述した下方への分力に加えて、両側方部分の隔壁面に沿った方向の水平分力（テール部方向の分力）も生じる。
【００５２】
そして、かかる水平分力は、掘削土砂をチャンバー２０の下方に設けられたスクリューコンベヤ３の流入口へと誘導する。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態に係る土圧式シールド１０によれば、隔壁２をその上縁が下縁よりもカッターヘッド１側に近くなるようにスキンプレート４内に傾斜配置したので、チャンバー２０内に取り込まれた掘削土砂がたとえ土圧によって隔壁２に付着したとしても、隔壁２に沿った下方への分力によって該隔壁から削ぎ落とされることとなり、かくして従来のように隔壁に次々に重なり合ってやがてはチャンバー内を閉塞させる事態を未然に回避することができる。
【００５４】
加えて、隔壁２に沿った下方への分力が掘削土砂をチャンバー２０の下方に設けられたスクリューコンベヤ３の流入口近傍へと誘導するので、チャンバー２０内の下方空間が広くなったことと相まって、スムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー２０内の閉塞を未然に防止することが可能となる。
【００５５】
また、本実施形態に係る土圧式シールド１０によれば、隔壁２を、その両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド１側に近くなるように折曲げ状に形成したので、チャンバー２０内に取り込まれた掘削土砂がたとえ土圧によって隔壁２に付着したとしても、隔壁２に沿った方向の水平分力によって該隔壁から削ぎ落とされることとなり、上述した下方への分力による作用と相まって、従来のように隔壁に次々に重なり合ってやがてはチャンバー内を閉塞させる事態を未然に回避することが可能となる。
【００５６】
加えて、隔壁２に沿った水平方向の分力が掘削土砂をチャンバー２０の下方に設けられたスクリューコンベヤ３の流入口近傍へと誘導するので、上述した下方への分力による誘導作用と相まって、掘削土砂のスムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー２０内の閉塞を未然に防止することが可能となる。
【００５７】
本実施形態では、隔壁２を折曲げ状に形成したが、これに代えて、隔壁を湾曲状に形成してもかまわない。
【００５８】
また、本実施形態では、隔壁２を折曲げ状に形成したが、必ずしも折曲げ状に形成する必要はなく、単に平板状に形成してもよい。かかる構成においても、鉛直方向の土圧分力に関し、上述したと同様の作用効果が得られる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。
図４及び図５は、本実施形態に係る泥水式シールド１１０を示した鉛直断面図及び水平断面図である。
【００６０】
これらの図からわかるように、本実施形態に係る泥水式シールド１１０は、カッターヘッド１０１と隔壁１０２との間にチャンバー１２０を設けて該チャンバー内にカッターヘッド１０１の土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を掘削泥水の形で隔壁１０２に連通接合された排土手段である排泥管１０３で搬出するように構成してあり、隔壁１０２のテール側中央には、円筒状のギアボックス１１３がシールド軸線と同軸となるように接合してあるとともに、該ギアボックスのテール側中央近傍には、テール側軸受部材１０７をやはりシールド軸線と同軸になるように取り付けてある。一方、隔壁１０２のチャンバー側中央には、テール側軸受部材１０７と同様、シールド軸線と同軸になるようにチャンバー側軸受部材１０５を取り付けてある。
【００６１】
ギアボックス１１３には、シールド軸線を取り囲むように駆動モータ１０９が減速機１１８を介して複数取り付けてあるとともに、上述したチャンバー側軸受部材１０５とテール側軸受部材１０７に軸支され先端でカッターヘッド１０１に連結されたセンターシャフト１０６には、ギアボックス１１３内においてリング状ギア１１９をその周面に取り付けてあり、駆動モータのモータシャフト先端に取り付けられたピニオン１１１とリング状ギア１１９とを相互に噛合させることによって、カッタヘッド１０１を複数の駆動モータ１０９で回転させることができるようになっている。
一方、隔壁１０２には送泥管１２１を連通接合してあり、該送泥管を介してチャンバー１２０内に泥水を送り込むことができるように構成してある。
【００６２】
センターシャフト１０６のテール側端部にはロータリージョイント１０８を設けてあり、該ロータリージョイントを介してカッターヘッド１０１のスポークに内蔵されたコピーカッター１３６の油圧アクチュエータとテール部近傍に設けた油圧ユニット（図示せず）とを連通接続してある。
【００６３】
カッターヘッド１０１のチャンバー側には図４でわかるように、複数のカッター側アジテータ１２１を突設させてあるとともに、該カッター側アジテータと対向するように隔壁１０２に隔壁側アジテータ１２２を突設してあり、カッターヘッド１０１が回転することによって、掘削土砂を含んだ掘削泥水をチャンバー１２０内で攪拌混合できるようになっている。
【００６４】
ここで、本実施形態に係る泥水式シールド１１０は図４でよくわかるように、隔壁１０２をその上縁が下縁よりもカッターヘッド１０１側に近くなるようにスキンプレート１０４内に傾斜配置してあるとともに、該隔壁の周縁をスキンプレート１０４の内面に接合してある。
【００６５】
なお、上述した隔壁側アジテータ１２２は、隔壁１０２の傾斜に対応させるべく、該隔壁の上方から下方へ沿って徐々に長くなるように各長さを設定してある。
【００６６】
また、隔壁１０２は図５に示すように、その両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド１０１側に近くなるように折曲げ状に形成してある。
【００６７】
すなわち、隔壁１０２は、上述したようにシールド軸線方向に傾斜配置してあるのみならず、その上縁と下縁とを結びかつシールド軸線を含む鉛直面に対して対称となるように折曲げ形成してある。
【００６８】
本実施形態に係る泥水式シールド１１０においては上述したように、カッターヘッド１０１と隔壁１０２との間にチャンバー１２０を設けて該チャンバー内にカッターヘッド１０１の土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに、隔壁１０２をその上縁が下縁よりもカッターヘッド１０１側に近くなるようにスキンプレート１０４内に傾斜配置し、隔壁１０２の周縁をスキンプレート１０４の内面に接合してある。
【００６９】
このようにすると、切羽安定のために該切羽に作用する泥水圧は、従来と同様、チャンバー１２０内の掘削泥水を介して反力として隔壁１０２に作用し、その結果、粘性が高い掘削土砂、例えば粘性土片の形態で掘削泥水内に存在する掘削土砂については、上述した泥水圧で隔壁１０２に押し付けられて付着するが、本実施形態においては、隔壁１０２を傾斜配置してあるため、隔壁１０２に作用する土圧は、隔壁１０２に垂直に作用する成分と隔壁１０２に平行な方向に作用する成分とが生じる。
【００７０】
そのため、いったん泥水圧によって隔壁１０２に付着し押し付けられた掘削土砂であっても、隔壁１０２に平行な成分の圧力によって隔壁１０２から削ぎ落とされる。
【００７１】
加えて、傾斜配置された隔壁１０２に沿った方向の分力は、掘削土砂を含んだ掘削泥水をチャンバー１２０の下方に設けられた排泥管１０３の流入口近傍へと誘導する。
【００７２】
また、本実施形態に係る泥水式シールド１１０においては、隔壁１０２を、その両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド１０１側に近くなるように折曲げ状に形成してある。
【００７３】
このようにすると、折曲げ状に形成された隔壁１０２のうち、折り曲げられた両側方部分の隔壁１０２には、上述した下方への分力に加えて、両側方部分の隔壁面に沿った方向の水平分力（テール部方向の分力）も生じる。
【００７４】
そして、かかる水平分力は、掘削土砂を含んだ掘削泥水をチャンバー１２０の下方に設けられた排泥管１０３の流入口へと誘導する。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態に係る泥水式シールド１１０によれば、隔壁１０２をその上縁が下縁よりもカッターヘッド１０１側に近くなるようにスキンプレート１０４内に傾斜配置したので、チャンバー１２０内に取り込まれた掘削土砂が例えば粘性土片の形で泥水圧により隔壁１０２に付着したとしても、隔壁１０２に沿った下方への分力によって該隔壁から削ぎ落とされることとなり、かくして従来のように隔壁に次々に重なり合ってやがてはチャンバー内を閉塞させる事態を未然に回避することができる。
【００７６】
加えて、隔壁１０２に沿った下方への分力が掘削泥水をチャンバー１２０の下方に設けられた排泥管１０３の流入口近傍へと誘導するので、チャンバー１２０内の下方空間が広くなったことと相まって、スムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー１２０内の閉塞を未然に防止することが可能となる。
【００７７】
また、本実施形態に係る泥水式シールド１１０によれば、隔壁１０２を、その両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド１０１側に近くなるように折曲げ状に形成したので、チャンバー１２０内に取り込まれた掘削土砂がたとえ泥水圧によって隔壁１０２に付着したとしても、隔壁１０２に沿った方向の水平分力によって該隔壁から削ぎ落とされることとなり、上述した下方への分力による作用と相まって、従来のように隔壁に次々に重なり合ってやがてはチャンバー内を閉塞させる事態を未然に回避することが可能となる。
【００７８】
加えて、隔壁１０２に沿った水平方向の分力が掘削土砂をチャンバー１２０の下方に設けられた排泥管１０３の流入口近傍へと誘導するので、上述した下方への分力による誘導作用と相まって、粘性土片を含む掘削泥水のスムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー１２０内の閉塞を未然に防止することが可能となる。
【００７９】
本実施形態では、隔壁１０２を折曲げ状に形成したが、これに代えて、隔壁を湾曲状に形成してもかまわない。
【００８０】
また、本実施形態では、隔壁１０２を折曲げ状に形成したが、必ずしも折曲げ状に形成する必要はなく、単に平板状に形成してもよい。かかる構成においても、鉛直方向の泥水圧分力に関し、上述したと同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本実施形態に係る土圧式シールド１０を示した鉛直断面図。
【図２】本実施形態に係る土圧式シールド１０を示した水平断面図。
【図３】図１のＡ−Ａ線から見た矢視図。
【図４】本実施形態に係る泥水式シールド１１０を示した鉛直断面図。
【図５】本実施形態に係る泥水式シールド１１０を示した水平断面図。
【符号の説明】
【００８２】
１ カッターヘッド
２ 隔壁
３ スクリューコンベア（排土手段）
４ スキンプレート
１０ 土圧式シールド
２０ チャンバー
３１ 土砂取込み口
１０１ カッターヘッド
１０２ 隔壁
１０３ 排泥管（排土手段）
１０４ スキンプレート
１１０ 泥水式シールド
１２０ チャンバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として地下トンネルを掘削する場合に用いられる土圧式シールド、泥水式シールド等の密閉型シールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地下鉄や上下水道をはじめとする公共施設による地下空間の利用が急増してきており、このような地下トンネル工事では、超軟弱地盤から硬質地盤まで掘削可能であるシールド工法が主流となっている。
【０００３】
シールド工法で用いる密閉型シールドは、土圧式シールドと泥水式シールドに大別されるが、土圧式シールドは、泥水式シールドに比べて立坑口近辺の装置が小規模であり、交通の妨げとならないという利点を有しているため、様々な地下トンネル工事で用いられている。
【０００４】
土圧式シールド工法は、シールドマシン（以下、単にシールド）の先端に設けられたカッターヘッドにより地盤を掘削し、掘削土砂を一旦チャンバー内に取り込み充満させ、隔壁下方に連通接続されたスクリューコンベアによって掘削土砂を排出するとともに、スクリューコンベアの回転速度、シールドの推進速度等を制御することで掘削土砂を介して切羽に作用させる土圧の大きさを調整し、切羽の安定を図る工法である。
特に透水性の高い砂礫地盤の場合には、掘削土砂に加泥材や気泡などの添加材を加えながらチャンバー内で強制攪拌し、掘削土砂に流動性を持たせ、スクリューコンベアによってかき出す泥土圧シールド工法が用いられている。
【０００５】
一方、泥水式シールドは、送泥管を介して泥水をチャンバー内に送り込み、その泥水圧で切羽の安定を図りつつ、掘削土砂を掘削泥水の形で排泥管を介して排土するとともに、排土された掘削泥水から土砂を分離し、ベントナイトを加える等、適宜調整した後、あらたな泥水として循環されるものであって、切羽に対して安定した加圧が可能であることから崩壊性の地盤に適した工法といえる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−０４４１８８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、土圧式シールドは上述したように、カッタヘッドで切羽を掘削しつつ、該切羽に土圧を作用させることで該切羽の安定を図り、地山の崩壊を防止しているが、切羽に作用する土圧は、その反力がチャンバー内に取り込まれた掘削土砂を介して隔壁に作用する。
【０００８】
そのため、掘削土砂の粘性が高いと、掘削土砂が土圧で隔壁に押し付けられ、さらにそれが積み重なるようになり、かくして、カッターヘッドに付着した掘削土砂とも相まって、やがてはチャンバー内に閉塞を生じさせるという問題を生じていた。
かかる状況は、カッターヘッドで掘削された土砂をチャンバー内に取り込みつつ、切羽に圧力を加えて該切羽の安定を図る密閉型シールドに共通した問題である。すなわち、密閉型シールドにおいては、カッターヘッドで掘削された粘性土が果実の皮を剥くがごとく、薄い粘性土片としてチャンバー内に取り込まれることがあり、かかる場合には、土圧式シールド、泥水式シールドといった形式とは関係なく、切羽安定のための圧力が反力として粘性土片を隔壁に押し付けて付着させ、ひいてはチャンバー内を閉塞させるという問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、粘性の高い掘削土砂が隔壁に付着することに起因するチャンバー内での閉塞を防止することが可能な土圧式シールド、泥水式シールド及び密閉型シールドを提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る密閉型シールドは請求項１に記載したように、カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内に前記カッターヘッドの土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を前記隔壁に連通接合され前記チャンバーの下方に設けられた排土手段を介して搬出するように構成した密閉型シールドにおいて、前記隔壁をその上縁が下縁よりも前記カッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに前記隔壁の周縁を前記スキンプレートの内面に接合したものである。
【００１１】
また、本発明に係る密閉型シールドは、前記隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりも前記カッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成したものである。
【００１２】
また、本発明に係る土圧式シールドは請求項３に記載したように、カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内に前記カッターヘッドの土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を前記隔壁に連通接合され前記チャンバーの下方に設けられたスクリューコンベアで搬出するように構成した土圧式シールドにおいて、前記隔壁をその上縁が下縁よりも前記カッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに前記隔壁の周縁を前記スキンプレートの内面に接合したものである。
【００１３】
また、本発明に係る土圧式シールドは、前記隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりも前記カッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成したものである。
【００１４】
また、本発明に係る泥水式シールドは請求項５に記載したように、カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内に前記カッターヘッドの土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を掘削泥水の形で前記隔壁に連通接合され前記チャンバーの下方に設けられた排泥管を介して搬出するように構成した泥水式シールドにおいて、前記隔壁をその上縁が下縁よりも前記カッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに前記隔壁の周縁を前記スキンプレートの内面に接合したものである。
【００１５】
また、本発明に係る泥水式シールドは、前記隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりも前記カッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成したものである。
【００１６】
本発明に係る密閉型シールドにおいては、カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内にカッターヘッドの土砂取込み開口から粘性土片等の形で掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を隔壁に連通接合された排土手段で搬出するように構成してあり、隔壁をその上縁が下縁よりもカッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに隔壁の周縁をスキンプレートの内面に接合してある。
【００１７】
このようにすると、切羽安定のために該切羽に作用する圧力が、従来と同様、カッタヘッドで掘削された掘削土砂をその反力で隔壁に押し付けて該隔壁に付着させるが、本発明においては、隔壁を傾斜配置してあるため、隔壁に作用する圧力は、隔壁に垂直に作用する成分と隔壁に平行な方向に作用する成分とに分かれる。
【００１８】
そのため、いったん圧力によって隔壁に付着し押し付けられた掘削土砂であっても、隔壁に平行な成分の圧力によって隔壁から削ぎ落とされる。
【００１９】
すなわち、従来において隔壁にいったん付着した掘削土砂は、その上から新たな掘削土砂が次々に積層され、カッターヘッドに付着した掘削土砂とも相まって、チャンバー内を閉塞させていた。
【００２０】
しかしながら、本発明に係る密閉型シールドにおいては、上述したように隔壁を傾斜配置してあるため、切羽安定のための反力としての圧力が隔壁に対して垂直に作用せず、隔壁面に沿った分力も隔壁に作用する。
【００２１】
そのため、チャンバー内に取り込まれた掘削土砂がたとえ圧力によって隔壁に付着したとしても、隔壁に沿った方向の分力によって該隔壁から削ぎ落とされることとなり、従来のように隔壁に次々に重なり合ってやがてはチャンバー内を閉塞させる事態を未然に回避することができる。
【００２２】
加えて、傾斜配置された隔壁に沿った方向の分力は、粘性土片等の掘削土砂をチャンバーの下方に設けられた排土手段の流入口近傍へと誘導し、チャンバー内の下方空間が広くなったことと相まって、スムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー内の閉塞が未然に防止される。
【００２３】
本発明に係る密閉型シールドは、カッタヘッドで掘削された土砂をチャンバー内に取り込みつつ、切羽に圧力を加えて該切羽の安定を図る形式のシールドをすべて含むものであり、具体的には土圧式シールドと泥水式シールドが含まれる。なお、土圧式シールドに土圧シールドや泥土圧シールドが含まれることは言うまでもない。
その意味で、請求項３，４に係る土圧式シールドや請求項５，６に係る泥水式シールドは、請求項１に係る密閉型シールドの下位概念に属する発明であり、請求項１の排土手段は、請求項３，４に係る土圧式シールドではスクリューコンベアに、請求項５，６に係る泥水式シールドでは排泥管にそれぞれ相当する。
【００２４】
ここで、上述した隔壁は、その上縁が下縁よりもカッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置してあればその形状は任意であるが、ここで、隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成することができる。
【００２５】
かかる構成においては、折曲げ状に形成された隔壁のうち、折り曲げられた両側方部分の隔壁に作用する圧力に関し、上述したと同様の作用効果を奏するほか、両側方部分の隔壁面に沿った方向の分力も、粘性土片等の掘削土砂をチャンバーの下方に設けられた排土手段の流入口へと誘導し、チャンバー内の下方空間が広くなったことと相まって、スムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー内の閉塞が未然に防止されるという顕著な作用効果を奏する。
【００２６】
以上述べた密閉型シールドに関する発明の説明は、切羽に作用する圧力が土圧であるのか泥水圧であるのかといった圧力の違いはあるものの、すべての密閉型シールド、例えば土圧式シールドや泥水式シールドについても同様に言えることであるが、念のため、土圧式シールドについてその発明を説明することとする。
【００２７】
すなわち、本発明に係る土圧式シールドにおいては、カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内にカッターヘッドの土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を隔壁に連通接合されたスクリューコンベアで搬出するように構成してあり、隔壁をその上縁が下縁よりもカッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに隔壁の周縁をスキンプレートの内面に接合してある。
このようにすると、切羽安定のために該切羽に作用する土圧は、従来と同様、カッタヘッドで掘削された掘削土砂を介して反力として隔壁に作用し、その結果、粘性が高い掘削土砂については、該土圧で隔壁に押し付けられて付着するが、本発明においては、隔壁を傾斜配置してあるため、隔壁に作用する土圧は、隔壁に垂直に作用する成分と隔壁に平行な方向に作用する成分とが生じる。
【００２８】
そのため、いったん土圧によって隔壁に付着し押し付けられた掘削土砂であっても、隔壁に平行な成分の圧力によって隔壁から削ぎ落とされる。
【００２９】
すなわち、従来においては、掘削土砂を介して隔壁に作用する土圧が該隔壁に対して垂直に作用するため、隔壁にいったん付着した掘削土砂は、その上から新たな掘削土砂が次々に積層され、カッターヘッドに付着した掘削土砂とも相まって、チャンバー内を閉塞させていた。
【００３０】
しかしながら、本発明に係る土圧式シールドにおいては、上述したように隔壁を傾斜配置してあるため、切羽安定のための反力としての土圧が隔壁に対して垂直に作用せず、隔壁面に沿った分力も隔壁に作用する。
【００３１】
そのため、チャンバー内に取り込まれた掘削土砂がたとえ土圧によって隔壁に付着したとしても、隔壁に沿った方向の分力によって該隔壁から削ぎ落とされることとなり、従来のように隔壁に次々に重なり合ってやがてはチャンバー内を閉塞させる事態を未然に回避することができる。
【００３２】
加えて、傾斜配置された隔壁に沿った方向の分力は、掘削土砂をチャンバーの下方に設けられたスクリューコンベヤの流入口近傍へと誘導し、チャンバー内の下方空間が広くなったことと相まって、スムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー内の閉塞が未然に防止される。
【００３３】
上述した隔壁は、その上縁が下縁よりもカッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置してあればその形状は任意であるが、ここで、隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成することができる。
【００３４】
かかる構成においては、折曲げ状に形成された隔壁のうち、折り曲げられた両側方部分の隔壁に作用する土圧に関し、上述したと同様の作用効果を奏するほか、両側方部分の隔壁面に沿った方向の分力も、掘削土砂をチャンバーの下方に設けられたスクリューコンベヤの流入口へと誘導し、チャンバー内の下方空間が広くなったことと相まって、スムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー内の閉塞が未然に防止されるという顕著な作用効果を奏する。
【００３５】
また、隔壁を湾曲状に形成した場合についても、該隔壁を折曲げ状に形成した場合と同様の作用効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明に係る土圧式シールド、泥水式シールド及び密閉型シールドの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
（第１実施形態）
図１及び図２は、本実施形態に係る土圧式シールド１０を示した鉛直断面図及び水平断面図、図３は図１のＡ−Ａ線方向から見た矢視図である。
【００３８】
これらの図からわかるように、本実施形態に係る土圧式シールド１０は、カッターヘッド１と隔壁２との間にチャンバー２０を設けて該チャンバー内にカッターヘッド１の土砂取込み開口３１から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を隔壁２に連通接合された排土手段であるスクリューコンベア３で搬出するように構成してあり、隔壁２のテール側中央には、円筒状のギアボックス１３がシールド軸線と同軸となるように接合してあるとともに、該ギアボックスのテール側中央近傍には、テール側軸受部材７をやはりシールド軸線と同軸になるように取り付けてある。一方、隔壁２のチャンバー側中央には、テール側軸受部材７と同様、シールド軸線と同軸になるようにチャンバー側軸受部材５を取り付けてある。
【００３９】
ギアボックス１３には、シールド軸線を取り囲むように駆動モータ９が減速機１８を介して複数取り付けてあるとともに、上述したチャンバー側軸受部材５とテール側軸受部材７に軸支され先端でカッターヘッド１に連結されたセンターシャフト６には、ギアボックス１３内においてリング状ギア１９をその周面に取り付けてあり、駆動モータのモータシャフト先端に取り付けられたピニオン１１とリング状ギア１９とを相互に噛合させることによって、カッタヘッド１を複数の駆動モータ９で回転させることができるようになっている。
【００４０】
センターシャフト６のテール側端部にはロータリージョイント８を設けてあり、該ロータリージョイントを介してカッターヘッド１のスポーク３３に内蔵されたコピーカッター３６の油圧アクチュエータとテール部近傍に設けた油圧ユニット（図示せず）とを連通接続してあるとともに、切羽近傍に添加剤を供給する添加剤供給口３７と添加剤ユニット（図示せず）とを連通接続してある。
【００４１】
カッターヘッド１のチャンバー側には図１でわかるように、複数のカッター側アジテータ２１を突設させてあるとともに、該カッター側アジテータと対向するように隔壁２に隔壁側アジテータ２２を突設してあり、カッターヘッド１が回転することによって、チャンバー２０内の掘削土砂を攪拌混合できるようになっている。
【００４２】
ここで、本実施形態に係る土圧式シールド１０は図１でよくわかるように、隔壁２をその上縁が下縁よりもカッターヘッド１側に近くなるようにスキンプレート４内に傾斜配置してあるとともに、該隔壁の周縁をスキンプレート４の内面に接合してある。
【００４３】
なお、上述した隔壁側アジテータ２２は、隔壁２の傾斜に対応させるべく、該隔壁の上方から下方へ沿って徐々に長くなるように各長さを設定してある。
【００４４】
また、隔壁２は図２に示すように、その両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド１側に近くなるように折曲げ状に形成してある。
【００４５】
すなわち、隔壁２は、上述したようにシールド軸線方向に傾斜配置してあるのみならず、その上縁と下縁とを結びかつシールド軸線を含む鉛直面に対して対称となるように折曲げ形成してある。
【００４６】
本実施形態に係る土圧式シールド１０においては上述したように、カッターヘッド１と隔壁２との間にチャンバー２０を設けて該チャンバー内にカッターヘッド１の土砂取込み開口３１から掘削土砂を取り込むとともに、隔壁２をその上縁が下縁よりもカッターヘッド１側に近くなるようにスキンプレート４内に傾斜配置し、隔壁２の周縁をスキンプレート４の内面に接合してある。
【００４７】
このようにすると、切羽安定のために該切羽に作用する土圧は、従来と同様、カッタヘッド１で掘削された掘削土砂を介して反力として隔壁２に作用し、その結果、粘性が高い掘削土砂については、該土圧で隔壁２に押し付けられて付着するが、本実施形態においては、隔壁２を傾斜配置してあるため、隔壁２に作用する土圧は、隔壁２に垂直に作用する成分と隔壁２に平行な方向に作用する成分とが生じる。
【００４８】
そのため、いったん土圧によって隔壁２に付着し押し付けられた掘削土砂であっても、隔壁２に平行な成分の圧力によって隔壁２から削ぎ落とされる。
【００４９】
加えて、傾斜配置された隔壁２に沿った方向の分力は、掘削土砂をチャンバー２０の下方に設けられたスクリューコンベヤ３の流入口近傍へと誘導する。
【００５０】
また、本実施形態に係る土圧式シールド１０においては、隔壁２を、その両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド１側に近くなるように折曲げ状に形成してある。
【００５１】
このようにすると、折曲げ状に形成された隔壁２のうち、折り曲げられた両側方部分の隔壁２には、上述した下方への分力に加えて、両側方部分の隔壁面に沿った方向の水平分力（テール部方向の分力）も生じる。
【００５２】
そして、かかる水平分力は、掘削土砂をチャンバー２０の下方に設けられたスクリューコンベヤ３の流入口へと誘導する。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態に係る土圧式シールド１０によれば、隔壁２をその上縁が下縁よりもカッターヘッド１側に近くなるようにスキンプレート４内に傾斜配置したので、チャンバー２０内に取り込まれた掘削土砂がたとえ土圧によって隔壁２に付着したとしても、隔壁２に沿った下方への分力によって該隔壁から削ぎ落とされることとなり、かくして従来のように隔壁に次々に重なり合ってやがてはチャンバー内を閉塞させる事態を未然に回避することができる。
【００５４】
加えて、隔壁２に沿った下方への分力が掘削土砂をチャンバー２０の下方に設けられたスクリューコンベヤ３の流入口近傍へと誘導するので、チャンバー２０内の下方空間が広くなったことと相まって、スムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー２０内の閉塞を未然に防止することが可能となる。
【００５５】
また、本実施形態に係る土圧式シールド１０によれば、隔壁２を、その両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド１側に近くなるように折曲げ状に形成したので、チャンバー２０内に取り込まれた掘削土砂がたとえ土圧によって隔壁２に付着したとしても、隔壁２に沿った方向の水平分力によって該隔壁から削ぎ落とされることとなり、上述した下方への分力による作用と相まって、従来のように隔壁に次々に重なり合ってやがてはチャンバー内を閉塞させる事態を未然に回避することが可能となる。
【００５６】
加えて、隔壁２に沿った水平方向の分力が掘削土砂をチャンバー２０の下方に設けられたスクリューコンベヤ３の流入口近傍へと誘導するので、上述した下方への分力による誘導作用と相まって、掘削土砂のスムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー２０内の閉塞を未然に防止することが可能となる。
【００５７】
本実施形態では、隔壁２を折曲げ状に形成したが、これに代えて、隔壁を湾曲状に形成してもかまわない。
【００５８】
また、本実施形態では、隔壁２を折曲げ状に形成したが、必ずしも折曲げ状に形成する必要はなく、単に平板状に形成してもよい。かかる構成においても、鉛直方向の土圧分力に関し、上述したと同様の作用効果が得られる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。
図４及び図５は、本実施形態に係る泥水式シールド１１０を示した鉛直断面図及び水平断面図である。
【００６０】
これらの図からわかるように、本実施形態に係る泥水式シールド１１０は、カッターヘッド１０１と隔壁１０２との間にチャンバー１２０を設けて該チャンバー内にカッターヘッド１０１の土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を掘削泥水の形で隔壁１０２に連通接合された排土手段である排泥管１０３で搬出するように構成してあり、隔壁１０２のテール側中央には、円筒状のギアボックス１１３がシールド軸線と同軸となるように接合してあるとともに、該ギアボックスのテール側中央近傍には、テール側軸受部材１０７をやはりシールド軸線と同軸になるように取り付けてある。一方、隔壁１０２のチャンバー側中央には、テール側軸受部材１０７と同様、シールド軸線と同軸になるようにチャンバー側軸受部材１０５を取り付けてある。
【００６１】
ギアボックス１１３には、シールド軸線を取り囲むように駆動モータ１０９が減速機１１８を介して複数取り付けてあるとともに、上述したチャンバー側軸受部材１０５とテール側軸受部材１０７に軸支され先端でカッターヘッド１０１に連結されたセンターシャフト１０６には、ギアボックス１１３内においてリング状ギア１１９をその周面に取り付けてあり、駆動モータのモータシャフト先端に取り付けられたピニオン１１１とリング状ギア１１９とを相互に噛合させることによって、カッタヘッド１０１を複数の駆動モータ１０９で回転させることができるようになっている。
一方、隔壁１０２には送泥管１２１を連通接合してあり、該送泥管を介してチャンバー１２０内に泥水を送り込むことができるように構成してある。
【００６２】
センターシャフト１０６のテール側端部にはロータリージョイント１０８を設けてあり、該ロータリージョイントを介してカッターヘッド１０１のスポークに内蔵されたコピーカッター１３６の油圧アクチュエータとテール部近傍に設けた油圧ユニット（図示せず）とを連通接続してある。
【００６３】
カッターヘッド１０１のチャンバー側には図４でわかるように、複数のカッター側アジテータ１２１を突設させてあるとともに、該カッター側アジテータと対向するように隔壁１０２に隔壁側アジテータ１２２を突設してあり、カッターヘッド１０１が回転することによって、掘削土砂を含んだ掘削泥水をチャンバー１２０内で攪拌混合できるようになっている。
【００６４】
ここで、本実施形態に係る泥水式シールド１１０は図４でよくわかるように、隔壁１０２をその上縁が下縁よりもカッターヘッド１０１側に近くなるようにスキンプレート１０４内に傾斜配置してあるとともに、該隔壁の周縁をスキンプレート１０４の内面に接合してある。
【００６５】
なお、上述した隔壁側アジテータ１２２は、隔壁１０２の傾斜に対応させるべく、該隔壁の上方から下方へ沿って徐々に長くなるように各長さを設定してある。
【００６６】
また、隔壁１０２は図５に示すように、その両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド１０１側に近くなるように折曲げ状に形成してある。
【００６７】
すなわち、隔壁１０２は、上述したようにシールド軸線方向に傾斜配置してあるのみならず、その上縁と下縁とを結びかつシールド軸線を含む鉛直面に対して対称となるように折曲げ形成してある。
【００６８】
本実施形態に係る泥水式シールド１１０においては上述したように、カッターヘッド１０１と隔壁１０２との間にチャンバー１２０を設けて該チャンバー内にカッターヘッド１０１の土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに、隔壁１０２をその上縁が下縁よりもカッターヘッド１０１側に近くなるようにスキンプレート１０４内に傾斜配置し、隔壁１０２の周縁をスキンプレート１０４の内面に接合してある。
【００６９】
このようにすると、切羽安定のために該切羽に作用する泥水圧は、従来と同様、チャンバー１２０内の掘削泥水を介して反力として隔壁１０２に作用し、その結果、粘性が高い掘削土砂、例えば粘性土片の形態で掘削泥水内に存在する掘削土砂については、上述した泥水圧で隔壁１０２に押し付けられて付着するが、本実施形態においては、隔壁１０２を傾斜配置してあるため、隔壁１０２に作用する土圧は、隔壁１０２に垂直に作用する成分と隔壁１０２に平行な方向に作用する成分とが生じる。
【００７０】
そのため、いったん泥水圧によって隔壁１０２に付着し押し付けられた掘削土砂であっても、隔壁１０２に平行な成分の圧力によって隔壁１０２から削ぎ落とされる。
【００７１】
加えて、傾斜配置された隔壁１０２に沿った方向の分力は、掘削土砂を含んだ掘削泥水をチャンバー１２０の下方に設けられた排泥管１０３の流入口近傍へと誘導する。
【００７２】
また、本実施形態に係る泥水式シールド１１０においては、隔壁１０２を、その両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド１０１側に近くなるように折曲げ状に形成してある。
【００７３】
このようにすると、折曲げ状に形成された隔壁１０２のうち、折り曲げられた両側方部分の隔壁１０２には、上述した下方への分力に加えて、両側方部分の隔壁面に沿った方向の水平分力（テール部方向の分力）も生じる。
【００７４】
そして、かかる水平分力は、掘削土砂を含んだ掘削泥水をチャンバー１２０の下方に設けられた排泥管１０３の流入口へと誘導する。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態に係る泥水式シールド１１０によれば、隔壁１０２をその上縁が下縁よりもカッターヘッド１０１側に近くなるようにスキンプレート１０４内に傾斜配置したので、チャンバー１２０内に取り込まれた掘削土砂が例えば粘性土片の形で泥水圧により隔壁１０２に付着したとしても、隔壁１０２に沿った下方への分力によって該隔壁から削ぎ落とされることとなり、かくして従来のように隔壁に次々に重なり合ってやがてはチャンバー内を閉塞させる事態を未然に回避することができる。
【００７６】
加えて、隔壁１０２に沿った下方への分力が掘削泥水をチャンバー１２０の下方に設けられた排泥管１０３の流入口近傍へと誘導するので、チャンバー１２０内の下方空間が広くなったことと相まって、スムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー１２０内の閉塞を未然に防止することが可能となる。
【００７７】
また、本実施形態に係る泥水式シールド１１０によれば、隔壁１０２を、その両側方縁部が中央近傍よりもカッターヘッド１０１側に近くなるように折曲げ状に形成したので、チャンバー１２０内に取り込まれた掘削土砂がたとえ泥水圧によって隔壁１０２に付着したとしても、隔壁１０２に沿った方向の水平分力によって該隔壁から削ぎ落とされることとなり、上述した下方への分力による作用と相まって、従来のように隔壁に次々に重なり合ってやがてはチャンバー内を閉塞させる事態を未然に回避することが可能となる。
【００７８】
加えて、隔壁１０２に沿った水平方向の分力が掘削土砂をチャンバー１２０の下方に設けられた排泥管１０３の流入口近傍へと誘導するので、上述した下方への分力による誘導作用と相まって、粘性土片を含む掘削泥水のスムーズな搬出が可能となり、この点でもチャンバー１２０内の閉塞を未然に防止することが可能となる。
【００７９】
本実施形態では、隔壁１０２を折曲げ状に形成したが、これに代えて、隔壁を湾曲状に形成してもかまわない。
【００８０】
また、本実施形態では、隔壁１０２を折曲げ状に形成したが、必ずしも折曲げ状に形成する必要はなく、単に平板状に形成してもよい。かかる構成においても、鉛直方向の泥水圧分力に関し、上述したと同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本実施形態に係る土圧式シールド１０を示した鉛直断面図。
【図２】本実施形態に係る土圧式シールド１０を示した水平断面図。
【図３】図１のＡ−Ａ線から見た矢視図。
【図４】本実施形態に係る泥水式シールド１１０を示した鉛直断面図。
【図５】本実施形態に係る泥水式シールド１１０を示した水平断面図。
【符号の説明】
【００８２】
１ カッターヘッド
２ 隔壁
３ スクリューコンベア（排土手段）
４ スキンプレート
１０ 土圧式シールド
２０ チャンバー
３１ 土砂取込み口
１０１ カッターヘッド
１０２ 隔壁
１０３ 排泥管（排土手段）
１０４ スキンプレート
１１０ 泥水式シールド
１２０ チャンバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内に前記カッターヘッドの土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を前記隔壁に連通接合され前記チャンバーの下方に設けられた排土手段を介して搬出するように構成した密閉型シールドにおいて、
前記隔壁をその上縁が下縁よりも前記カッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに前記隔壁の周縁を前記スキンプレートの内面に接合したことを特徴とする密閉型シールド。
【請求項２】
前記隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりも前記カッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成した請求項１記載の密閉型シールド。
【請求項３】
カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内に前記カッターヘッドの土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を前記隔壁に連通接合され前記チャンバーの下方に設けられたスクリューコンベアで搬出するように構成した土圧式シールドにおいて、
前記隔壁をその上縁が下縁よりも前記カッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに前記隔壁の周縁を前記スキンプレートの内面に接合したことを特徴とする土圧式シールド。
【請求項４】
前記隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりも前記カッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成した請求項３記載の土圧式シールド。
【請求項５】
カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内に前記カッターヘッドの土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を掘削泥水の形で前記隔壁に連通接合され前記チャンバーの下方に設けられた排泥管を介して搬出するように構成した泥水式シールドにおいて、
前記隔壁をその上縁が下縁よりも前記カッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに前記隔壁の周縁を前記スキンプレートの内面に接合したことを特徴とする泥水式シールド。
【請求項６】
前記隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりも前記カッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成した請求項５記載の泥水式シールド。
【請求項１】
カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内に前記カッターヘッドの土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を前記隔壁に連通接合され前記チャンバーの下方に設けられた排土手段を介して搬出するように構成した密閉型シールドにおいて、
前記隔壁をその上縁が下縁よりも前記カッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに前記隔壁の周縁を前記スキンプレートの内面に接合したことを特徴とする密閉型シールド。
【請求項２】
前記隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりも前記カッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成した請求項１記載の密閉型シールド。
【請求項３】
カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内に前記カッターヘッドの土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を前記隔壁に連通接合され前記チャンバーの下方に設けられたスクリューコンベアで搬出するように構成した土圧式シールドにおいて、
前記隔壁をその上縁が下縁よりも前記カッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに前記隔壁の周縁を前記スキンプレートの内面に接合したことを特徴とする土圧式シールド。
【請求項４】
前記隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりも前記カッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成した請求項３記載の土圧式シールド。
【請求項５】
カッターヘッドと隔壁との間にチャンバーを設けて該チャンバー内に前記カッターヘッドの土砂取込み開口から掘削土砂を取り込むとともに該掘削土砂を掘削泥水の形で前記隔壁に連通接合され前記チャンバーの下方に設けられた排泥管を介して搬出するように構成した泥水式シールドにおいて、
前記隔壁をその上縁が下縁よりも前記カッターヘッド側に近くなるようにスキンプレート内に傾斜配置するとともに前記隔壁の周縁を前記スキンプレートの内面に接合したことを特徴とする泥水式シールド。
【請求項６】
前記隔壁をその両側方縁部が中央近傍よりも前記カッターヘッド側に近くなるように折曲げ状又は湾曲状に形成した請求項５記載の泥水式シールド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−７０６８５（Ｐ２００６−７０６８５Ａ）
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３００９６５（Ｐ２００４−３００９６５）
【出願日】平成１６年１０月１５日（２００４．１０．１５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１５日（２００４．１０．１５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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