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JP3550443B2 - Mud discharging mechanism in mud pressure shield machine - Google Patents
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JP3550443B2 - Mud discharging mechanism in mud pressure shield machine - Google Patents

Mud discharging mechanism in mud pressure shield machine Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は土木の技術分野に属するシールド機械に関し、より詳しくは泥土圧式シールド機においてこれの加泥材吐出機構を改良したものに関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のとおり、シールド工法については各種のものが数多く提供されており、これらが土木工事の分野で広く実施されている。
【0003】
このシールド工法は手掘り式や機械掘り式に大別される。さらに機械掘り式については、機械掘りシールド(開放型)・泥水加圧シールド(閉塞型)・土圧系シールド(閉塞型)のように区分される。ちなみに、泥土圧式シールド工法は土圧系シールド工法に属している。
【0004】
上述した泥土圧式シールド工法の場合は、加泥材・作泥材・泥漿材などと呼ばれる滑性材をシールド機のカッタ前面に注入し、加泥材と掘削土砂とを強制的に練り混ぜて掘削土砂を塑性流動性や不透水性のある泥土状態にする。カッタチャンバやスクリュウコンベアの内部が、このような性状の泥土で満たされて地下水圧や切羽土圧に対抗することのできる作用圧(泥土圧)に保持されると、切羽は崩落することなく安定する。したがって、泥土圧式シールド工法は、砂分含有量の超過・硬い土質・液性指数の過大・礫分の含有など、シールドの適応範囲を超える土質に対して有効に実施することができる。
【0005】
泥土圧式シールド工法に用いられるシールド機は、加泥材を注入・吐出するための手段として、回転式カッタの内部軸・外部軸(いずれも中空)を利用した二系統の泥土流路を備えている。その一つの泥土流路は、内部軸後端側の注入口から内部軸内を経てカッタヘッド中心付近の吐出口に至るものであり、他の一つの泥土流路は、外部軸後端側の注入口から内部軸と外部軸との間を経てカッタヘッド外周付近の吐出口に至るものである。これらの泥土流路によるときは、掘削土砂を既述の泥土状態にするために、地盤掘削と同期して加泥材をカッタヘッドの中心付近や外周付近からカッタ前面へ吐出することができる。
【0006】
一般にシールド工法に依存した工事の場合は、工事を安全かつ速やかに進行させる上で、多種多様な地盤条件に適合させることが不可欠である。これは泥土圧式シールド工法においても同様である。とくに砂・砂礫層のような悪条件の地盤に適用される泥土圧式シールド工法においては、切羽に対する加泥材の吐出部位が切羽の安定性に大きな影響を与える。それゆえ、切羽の崩落を効果的に防止することのできる加泥材の注入・吐出が望まれる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記の観点から既存の泥土圧式シールド機を検討した場合、これにはつぎのような課題が残されている。すなわち、回転するカッタヘッドの中心付近や外周付近に加泥材の吐出口が設けられている従来機の場合は、切羽に対する加泥材の吐出位置が、カッタヘッドの外周付近にある吐出口の軌跡円上やカッタヘッドの中心部のように局限されてしまい、しかも、これらの位置を変更することができないために、地盤掘削中に崩落しやすい切羽部分が現れても、その箇所へ重点的に加泥材を供給して切羽の崩壊を未然に防止するのが困難になる。
【0008】
この場合の望ましい対応として、加泥材の吐出領域を切羽の状況に応じて切羽上部・切羽下部・切羽右部・切羽左部のいずれかに特定および/または変更することが考えられる。しかし、カッタヘッドに設けられる吐出口は、カッタヘッドが回転したときに所定の軌跡円上を周回するだけであるから、加泥材の吐出領域を特定したり変更することができない。
【0009】
他の対応として、加泥材の吐出口をシールド機先端側の非回転部に取りつけることが考えられる。こうした場合は加泥材の吐出領域が特定できるようにみえ、また、吐出口の取付位置を変更することにより加泥材の吐出領域が変更できるかにみえる。しかし、シールド機先端側は各種の機構が錯綜しているために吐出口の位置を自由に選定することができず、吐出口の位置を適切に設定する上で大きな制約を受ける。それに、吐出口の位置を変更するごとに工事を中断しなければならないので地盤掘削作業も停滞しがちとなる。
【0010】
[発明の目的]
本発明は既存の泥土圧式シールド機にみられる各種の技術的課題を解決するためになされたものである。すなわち本発明は、泥土圧式シールド機において切羽の安定性を確保するための加泥材吐出領域の特定や変更が安全かつ簡易な操作で行なえ、しかも、加泥材吐出領域の変更に際して工事の停滞をきたすことのない加泥材吐出機構を提供しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の泥土圧式シールド機における加泥材吐出機構は、このような目的を達成するために下記の課題解決手段を特徴とする。すなわち、本発明のものは、シールド本体と地盤掘削用のカッタと加泥材の供給系統と泥土排出用のスクリュウコンベアとを備えていること、および、立面状の仕切板が筒状構造をなすシールド本体内に取りつけられていること、および、泥土排出用のスクリュウコンベアがシールド本体内に配置されて、スクリュウコンベアの泥土取入口がカッタチャンバ内に挿入されていることを前提とした泥土圧式シールド機において、地盤掘削用のカッタがこれの軸心に中空ボスを有していること、および、加泥材の供給系統が、中空ボスの外周面にあって周方向に分布する複数の連絡口と、中空ボスの外周部からカッタの外周部にわたるカッタ前面域にあって周方向に分布する複数の分配吐出口と、加泥材用の第1の供給管と、加泥材用の連絡管とを含んでいること、および、カッタ前面域の各分配吐出口と中空ボスの各連絡口とがそれぞれ加泥材用の連絡管を介して互いに連絡されていること、および、シールド本体の前面域からその内部にわたって配置されたカッタが、シールド本体内の軸受により回転自在に支持されて、シールド本体内の仕切板とカッタ後面との間にカッタチャンバが介在していること、および、シールド本体内の仕切板を貫通した中空の外部軸が中空ボスの後面に取りつけられてこれら外部軸、中空ボスが相互に連通しているとともに、加泥材用の供給管が外部軸に接続されていること、および、非回転型の内部軸が外部軸の内部から中空ボスの内部にわたって挿入されていること、および、周面に分配口を有し、後面に通口を有する円筒形の分配弁が中空ボス内における内部軸の外周面に取りつけられて、これら分配弁、内部軸の内外周面間に加泥材用の導入空間が形成されているとともに、分配弁の外周面と中空ボスの内周面とが相互に密接していることを特徴とする。
【0012】
上記本発明の加泥材吐出機構における各実施態様はつぎのとおりである。その一実施態様では、中空ボスがその前面に中央吐出口を有し、内部軸が中空軸からなり、中空ボスの中央吐出口と内部軸の中空部内とが互いに連通しており、内部軸に加泥材用の第2の供給管が接続されている。他の一実施態様では、分配弁が周方向に長い分配口を有していて、分配弁の周面における分配口の周方向の広がり角度が180度以下となっている。さらに他の一実施態様では、円筒形のブッシュが中空ボスの内周面に取りつけられて中空ボスと分配弁との内外周面間に介在している。これら以外の一実施態様では、ストッパが内部軸の後端側に取りつけられており、ストッパと衝突自在に対応する操作レバーが、内部軸の後端側に近接する非回転部材に固定されている。
【0013】
【作用】
泥土圧式シールド機を用いる工事においては、切羽の安定性を確保するために加泥材と掘削土砂とを練り混ぜて塑性流動性や不透水性のある泥土をつくり、これをカッタチャンバ内に導入してカッタチャンバやスクリュウコンベアの内部をこのような泥土で満たす。また、スクリュウコンベアは、カッタチャンバ内を所定の作用圧(泥土圧)に保持しつつ上記泥土をカッタチャンバ外へ排出する。
【0014】
本発明に係る加泥材吐出機構には、これの実施態様を含めた場合に、二つの加泥材供給系統がある。その一つは供給管→内部軸の内部→中央吐出口(中空ボスの前面)などにわたる流路である。他の一つは供給管→外部軸と内部軸との内外周面間→中空ボスの内部→通口(分配弁の後面)→導入空間(分配弁の内部)→分配口(分配弁の周面)→各連絡口(中空ボスの周面)→各連絡管→各分配吐出口(カッタの前面)などにわたる流路である。
【0015】
これら加泥材供給系統のうち、後者のものは、分配弁の分配口と通じている連絡口のみから加泥材を流す。たとえば、分配弁の分配口が上向きに設定されている場合は、カッタが回転変位して中空ボスの各連絡口が上向きの分配口と一致するごとに、加泥材が上記後者の流路を通って切羽上部へのみ吐出される。切羽下部・切羽右部・切羽左部などに向けて加泥材を吐出する場合には、分配弁の分配口が下向き・右向き・左向きなどに設定されたたり変更されたりする。
【0016】
上記における加泥材は、カッタ側を基準にした場合に「吐出」となり、切羽側を基準にした場合に「注入」となる。
【0017】
このように、カッタ前面から切羽の所定部(崩落しやすい部分)に向けて加泥材が吐出される場合は、崩落しやすい切羽部分が加泥材の注入圧で重点的に支持されるために、切羽の部分的崩落や、これに連鎖する切羽の全体的崩落が起こりがたくなる。
【0018】
【実施例】
本発明に係る泥土圧式シールド機の加泥材吐出機構を、図示の実施例に基づいて説明する。
【0019】
図1〜図4に例示された泥土圧式シールド機は、シールド本体11と地盤掘削用のカッタ31と加泥材供給系統(後述する中央吐出口32c・連絡口32d・分配吐出口33b・連絡管32f・供給管55・66など)と泥土排出用のスクリュウコンベア71とを備えている。
【0020】
図1を参照して明らかなように、シールド本体11の一部を構成している二つの前部筒体12a・12bは、これらの連結部間に支持板12cを介在させて前後一体に連結されている。仕切板12dはその外周面に固定された筒状体12eを有する。一方の前部筒体12a内において立面状をなす仕切板12dは取付部材12fを介して支持板12cの前面に取りつけられている。仕切板12dの外径よりも大きな内径を有するリング型の軸受12gも支持板12cの前面に直接取りつけられている。支持板12cはその板面の各部を開口されており、仕切板12dもその板面の各部を開口されている。他方の前部筒体12b内において、支持板12cの上部後面と前部筒体12bの上部内周面とにわたる角部には、取付板12hが取りつけられている。また、取付板12iは、前部筒体12bの上部内周面にあって取付板12hよりも後方に取りつけられている。
【0021】
支持板12cの一つの開口部には、カッタ用のモータ14が装着されている。モータ14の出力軸に取りつけられた歯車(ピニオン)15は前部筒体12a内へ突出している。仕切板12dには、その一つの開口部を仕切板12dの後面側から塞ぐようにして土圧計16が取りつけられている。
【0022】
図1を参照して明らかなように、シールド本体11の他の一部を構成している後部筒体13は前部筒体11bに後続するものである。後部筒体13の先端部内には、支持板13aが取りつけられているとともに、その先端部内から前方へ突出する円筒部材13bも取りつけられている。その他、後部筒体13内において支持板13aの上部前面と円筒部材13bの上部内周面とにわたる角部には取付板13cが取りつけられている。
【0023】
前部筒体11bと後部筒体13とは、後部筒体13側の円筒部材13bが前部筒体11b内へ嵌め込まれて相対屈伸自在に対応している。前部筒体11bと後部筒体13とを相対屈伸させるための屈伸用ジャッキ(中折れジャッキ)17は両取付板12i、13cにわたって取りつけられている。
【0024】
図1を参照して明らかなように、後部筒体13内にはシールドジャッキ18・エレクタ駆動装置19・エレクタ摺動ジャッキ20・エレクタ昇降ジャッキ21などが装備されている。これらのうち、シールドジャッキ18は後部筒体13内の下部にあってその一端が前部筒体11b側へ突き出ている。エレクタ駆動装置19は後部筒体13内の上部にある。さらにエレクタ摺動ジャッキ20・エレクタ昇降ジャッキ21も、後部筒体13内の後部側にあって所定の位置に据えつけられている。
【0025】
図1・図2を参照して明らかなように、地盤掘削用のカッタ31は開放型のものからなる。このカッタ31は、中空ボス32・複数本のスポーク33・円筒枠34・円筒体35・リング板36・円輪部材37・リング状の内歯型歯車38・リング板39・その他が一体となったものである。
【0026】
図1〜図4を参照して、中空ボス32は、円筒とこれの前端面・後端面を閉じる蓋体とを有して中空構造をなしている。中空ボス32の前面中央は、後述する内部軸61やキャップ63を嵌め込むために開口されており、その前面開口部内に前後二つのリング部材(例:ゴム製)32a・32bが嵌め込まれている。両リング部材32a・32bのうち、前側のリング部材32aは中空ボス32の前面より中空ボス32外へ突出して中央吐出口32cとなる。中空ボス32の円筒周壁には、複数の連絡口32dが周方向の間隔を等しくして形成されている。すなわち中空ボス32は、周方向に等間を保持して分布する複数の連絡口32dを有している。これら連絡口32dには、各連絡管32eの一端が中空ボス32の外周面側からそれぞれ接続されている。さらに、中空ボス32の前面には、先尖り型のブレードからなるカッタビット32fが取りつけられている。このカッタビット32fはその前面に多数の掘削用チップを有する。カッタビット32fの後面中央には凹みがあり、この凹みを介してカッタビット32fは中空ボス前面のリング部材32aを跨いでいる。
【0027】
図1・図2を参照して、カッタ31の各スポーク33は、これらの前面に多数のカッタビット33aが取りつけられたものである。各スポーク33のそれぞれには、分配吐出口33bがそれぞれ形成されている。したがってカッタ31は、その前面域にあって周方向に分布する複数の分配吐出口33bを有する。これら分配吐出口33bには、各連絡管32eの他端がそれぞれ接続されている。各連絡管32eは、これらの一端が前記のように中空ボス32の各連絡口32dに接続され、かつ、これらの他端がカッタ31の各分配吐出口33bに接続されるので、中空ボス32の内部と各分配吐出口33bとが該各連絡管32eを介して相互に連絡される。
【0028】
円筒枠34は、各スポーク33の後面側に取りつけられており、円筒体35は円筒枠34の後面側に取りつけられている。二つのリング板36・39は、前後間隔を保持して円筒体35内に配置され、かつ、その円筒体35の内部に取りつけられている。さらに、円輪部材37は両リング板36・39に保持されてこれらに取りつけられており、内歯型歯車38は円輪部材37の後面に取りつけられて円筒体35外へ突出している。
【0029】
その他、円筒枠34の内部には、コピーカッタ40も装備される。このコピーカッタ40は油圧系の操作手段41を備えており、そのカッタ部分が円筒枠34の周面から円筒枠34外へ突出するようになっている。
【0030】
中空ボス32・各スポーク33・円筒枠34・円筒体35・リング板36・円輪部材37・内歯型歯車38・リング板39などを主体にして上記のように構成された地盤掘削用のカッタ31は、図1のように前部筒体12aの前面に配置され、かつ、その後部側(円筒体35側)が前部筒体12a内に挿入されてシールド本体11に組みつけられる。かかる組付態様においては、円筒体35と前部筒体12aとが内外に密に嵌まり合い、筒状体12eと円輪部材37とが内外に密に嵌まり合っている。また、内歯型歯車38はその外周部がリング型軸受12g内に受け入れられており、内歯型歯車38とモータ14側の歯車15とが互いに噛み合っている。かくて地盤掘削用のカッタ31は、シールド本体11の前部筒体12aに対して回転自在に支持され、モータ14の動力を受けて回転するようになっている。そしてカッタ31の後面と前部筒体12a内にある仕切板12dとの間にカッタチャンバ42が介在している。
【0031】
図1・図3を参照して明らかなように、中空の外部軸51が中空ボス32の後面に取りつけられ、これら外部軸51、中空ボス32が相互に連通している。外部軸51は、また、これの後部側が仕切板12dを貫通している。より具体的には、仕切板12dの中央開口部に取りつけられたボス52を外部軸51が貫通している。外部軸51の後端部外周には、注入口53を有するスイベルジョイント54が嵌め込まれており、その注入口53に加泥材用の供給管55が接続されている。スイベルジョイント54は、これを回転しないように支持するために仕切板12dの後面から伸びるアーム56に固定されており、供給管55の端部は図示しない加泥材供給源に通じている。
【0032】
図1・図3を参照して明らかなように、中空軸からなる内部軸61の先端には複数の小孔62を有するキャップ63が取りつけられている。内部軸61は、スイベルジョイント54の軸心部・外部軸51の内部・中空ボス32の内部などを貫通していて、その先端のキャップ63が中空ボス前壁のリング部材32a内に挿入されている。これらリング部材32a、キャップ63の内外周面間には間隙がある。したがって内部軸61は、中央吐出口32cをもつリング部材32aの内部と互いに通じ合っている。内部軸61の後端部には、注入口64を有するスイベルジョイント65が取りつけられており、その注入口64に加泥材用の供給管66が接続されている。供給管66の端部も図示しない加泥材供給源に通じている。
【0033】
泥土排出用のスクリュウコンベア71は、自明のとおり、排土用のスクリュウ72を内蔵しているものである。このスクリュウコンベア71は、先端側に泥土取入口73を有するとともに、泥土排出口74のある後端側に、スクリュウ用のモータ75・泥土排出口74を開閉するためのシャッタ76・シャッタ76を操作するためゲートジャッキ77を有する。スクリュウコンベア71は、シールド本体11の後部筒体13内から前部筒体12a・12b内にわたって配置されており、その泥土取入口73がカッタチャンバ42内に挿入されている。このようにしてシールド本体11内の所定部に装備されたスクリュウコンベア71は、その上部外周面に取りつけられた取付板77と前部筒体12bの上部内周面にある取付板12hとにわたる吊り支え型のジャッキ78を介して適切な傾斜角度に保持されている。
【0034】
上述した泥土圧式シールド機は公知ないし周知のものである。したがって、この泥土圧式シールド機に必要なもの・関連するものであって、説明や図示が省略されている装置・機構・部材・部品なども公知ないし周知といえる。このようなシールド機においてとくに強度の要求される構成要素には、機械的特性の優れた金属材料が用いられる。その他の部分については、金属・ゴム・合成樹脂(FRPを含む)・木材・セラミックやこれらの複合材が適材適所で用いられる。この他、ジャッキ・モータなどの動力機械としては、安定した高出力を得るために主に油圧系のものが用いられるが、モータについては電動系のものが採用されることもある。このシールド機は、ボルト・ナット・連結金具・溶接など周知の手段で組み立てられる。その際、気密性・液密性の要求される部分にはシール部材が施され、回転運動・直線運動する部分にはこれらの動きを円滑にするためにベアリングやスライド部品が必要に応じて取りつけられる。以上に関してはこの種の技術分野で自明の事項である。
【0035】
本発明に係る加泥材吐出機構は、上述した泥土圧式シールド機において、分配弁81を主体にしてつぎのように構成されている。すなわち、図1・図3・図4を参照して明らかなように、周面に分配口82を有し、後面に通口83を有する円筒形の分配弁81が、中空ボス32内に配置されて内部軸61の外周面に取りつけられている。より具体的には、分配弁81の通口83を有する後面壁と内部軸61の外周面に設けられたフランジ67とが互いに突き合わされてこれらが止具(例:ボルト)で固定される。
【0036】
このようにして内部軸61の外周面に取りつけられた分配弁81は、その内部を加泥材用の導入空間84とするものであり、その導入空間84の前面(分配弁83の開放された前面)が中空ボス32の内部前面に当たって塞がれている。
【0037】
分配口82は、図示例において分配弁81の上部周面を開口している。分配口82は周方向に長く、その周方向の広がり角度αは180度以下たとえば90度である。このような分配口82は、分配弁81の上部周面において周方向に隣接する複数の孔からなるもの、または、分配弁81の上部周面において周方向に列をなす多数の孔からなるものでもよい。分配弁81の上部周面・下部周面のように、分配弁81が二箇所に分配口82を有していてもよい。このような場合の前記広がり角度αは、たとえば90度以下に設定される。
【0038】
通口83は、分配弁81の後面を開放するものであれば足りる。したがって通口83は、その形状・大きさが任意に設定されてよいといえるが、できるだけ分配弁81の後面を大きく開放していることがる望ましい。
【0039】
中空ボス32の内周面と分配弁81の外周面とは、相対スリップの生じる態様で互いに密接しているのが望ましく、そのために円筒形のブッシュ85が中空ボス32の内周面に取りつけられて中空ボス32と分配弁81との内外周面間に介在している。ブッシュ85の周面には複数の連絡口86が形成されており、これら連絡口86が中空ボス32の各連絡口32dと一致している。
【0040】
内部軸61と一体化された分配弁81には、分配口82の向きを固定したり変更したりするために、ストッパ91や操作レバー93を含む手段が組み合わされる。図1・図3を参照して明らかなように、直状の棒材からなるストッパ91はその基端部に固定環92を有する。曲がり形状の棒材からなる操作レバー93もその基端部に固定リング板94を有する。
【0041】
ストッパ91および操作レバー93の取付態様は図3に明示されている。図3を参照して、ストッパ91の場合は、固定環92を内部軸61の後端部外周に嵌め込んだ後、固定環92を内部軸61の外周面に固定(例:ビス止め)することにより内部軸61の後端側に取りつけられる。操作レバー93の場合は、固定リング板94を内部軸61の後端部外周に嵌め込んでスイベルジョイント54の後面に当て、その後、固定リング板94をスイベルジョイント54に固定(例:ボルト止め)することにより、内部軸61の後端側に近接する非回転部材(スイベルジョイント54)に取りつけられる。このようにして所定の箇所に取りつけられたストッパ91と操作レバー93とは、それぞれ所定の方向へ突出して互いに衝突している。なお、これらの取りつけに際しては、はじめに操作レバー93を取りつけ、つぎにストッパ91を取りつけることとなる。
【0042】
固定環92を有するストッパ91や固定リング板94を有する操作レバー93は低弾性変形や塑性変形のしない材料からなる。これら代表的一例として、金属製のものをあげることができる。
【0043】
本発明の実施例で示された泥土圧式シールド機を用いて地中(地盤)を掘削するときは、モータ14→歯車15→内歯歯車38→カッタ31のような動力伝達経路でモータ14の動力をカッタ31に伝える。モータ14の動力を受けて回転するカッタ31は、その前面のカッタビット32f・33aを介して地盤を掘削し、かつ、掘削にともなって生じる土砂をカッタ31の開放部間からカッタチャンバ42内に取り込む。
【0044】
かかる地盤掘削と同期して、加泥材の供給系統(二系統)は周知の加泥材を切羽に向けて以下のように注入する。すなわち、一つの供給系統は、図示しない加泥材供給源→供給管66→内部軸61の内部→中央吐出口32cなどの流路を経て切羽の中央付近に加泥材を吐出し、他の一つの供給系統は、図示しない加泥材供給源→供給管55→外部軸51・内部軸61の内外周面間→中空ボス32内→通口83→導入空間84(分配弁81内)→分配口82→ブッシュ85の連絡口86→中空ボス32の連絡口32d→連絡管32e→分配吐出口33bなどの流路を経て切羽の所定部に加泥材を吐出する。
【0045】
地盤掘削に際してこのように加泥材が供給されると、カッタ31はその前面のカッタビット32f・33aにて加泥材と掘削土砂とを混練しつつこれらをカッタチャンバ42内に取り込み、また、加泥材と掘削土砂とがカッタチャンバ42内に流れ込む過程においても、これらを各スポーク(カッタフレーム)33にて混練する。したがって、カッタチャンバ42内に導入された加泥材と掘削土砂との混練物は、塑性流動性や不透水性のある均質な泥土状態を呈する。カッタチャンバ42やクリュウコンベア71の内部がこのような泥土で満たされると、その泥土圧が切羽に作用して切羽の安定性が確保される。
【0046】
土圧計16はカッタチャンバ42内の泥土圧を定常的に測定している。また、この測定信号を受けて作動する制御手段(図示しないコピュータを含む制御盤)は、単位時間あたりのコンベア排土量を所定値に保持すべくスクリュウコンベア71をコントロールするものである。したがって、モータ75の動力を受けて駆動するスクリュウコンベア71は、シールド推進量に対応して上記泥土をカッタチャンバ42外へ排出するとともに、カッタチャンバ42内の泥土圧をも適切に保持する。
【0047】
泥土圧式シールド機が上記の運転状態にあるとき、内部軸61と分配弁81は回転しないが、カッタ31の中空ボス32は自明のとおり回転する。このような回転・非回転の関係においては、分配弁81の外周面上を周回する中空ボス32の各連絡口32dが分配弁81の分配口82と一致したときのみ、これら連絡口32dと導入空間84(分配弁81内)とが通じ合う。しかも、各連絡口32dはそれぞれ連絡管32eを介してカッタ31の各分配吐出口33bと連絡されている。したがって、各連絡口32dが分配口82と一致したときのみ、各分配吐出口33bに加泥材が供給され、各連絡口32dと分配口82とが不一致状態にあるときの各分配吐出口33bには加泥材が供給されない。それゆえ、各分配吐出口33bを介して行なわれる切羽への加泥材注入領域は局限される。ちなみに分配弁81の分配口82が図3・図4のような上向き状態に設定されている場合は、中空ボス32の各連絡口32dが図4のα領域に達してここを通過するまでの間だけ、各分配吐出口33bから加泥材が吐出されるので、加泥材は切羽上部に向けて重点的に注入される。このようにして切羽の上部側へ加泥材が注入されるときは、その注入点からスクリュウコンベア71の泥土取入口73に至るまでの間が距離的・時間的に長くなるので、掘削土砂と加泥材とが十分均質に攪拌・混練される。
【0048】
切羽に対する加泥材の吐出方向(注入領域)を変更するとき、たとえば、切羽下部に向けて加泥材を重点的に注入するときは、図3において上向きとなっている操作レバー93をいったんスイベルジョイント54から取り外して下向きに取りつける。このようにした場合は、ストッパ91が下向きの操作レバー93に衝突するまで、内部軸61が一時的に回転する(180度の回転変位)。したがって、内部軸61に取りつけられている分配弁81も、180度だけ回転してその分配口82を下向きにする。分配弁81の分配口82が下向きときは、上記とは逆に、加泥材が切羽上部に向けて重点的に注入される。切羽左部・切羽右部に加泥材を注入するときも、上記に準じた操作で分配口82を左向き・右向きのように変更すればよい。また、操作レバー93に代え、内部軸61に対するストッパ91の取付角度を変更することによっても分配口82の向きを変更することができる。
【0049】
上記のように切羽の特定部分(崩落しやすい部分)をターゲットとして加泥材を切羽側へ注入する場合は、その切羽部分が加泥材の注入圧により重点的に支持されるので、部分的な切羽崩落やこれに連鎖する全体的な切羽崩落が起こりがたくなる。
【0050】
本発明に係る加泥材吐出機構は、開放型のカッタ31を装備している泥土圧式シールド機であれば、各種のものに適用することができる。開放型カッタ31のうちには、カッタ後面に混練翼を備えているものも含まれる。分配弁81はその前面が塞がれていてもよい。中空ボス32の内周面と分配弁81の外周面とが直接密接する場合はブッシュ85が省略されてよい。分配弁81の分配口82の向きはストッパ91と操作レバー93とで定まるが、内部軸61に対するストッパ91の固定や、スイベルジョイント54に対する操作レバー93の固定は、ロックピンとロック孔とを利用した嵌め合い・凹凸を利用した嵌め合い・ダブルナットによる締めつけなど、操作の簡単な手段が採用されることもある。また、分配口82の向きを上向き・下向き・右向き・左向きのいずれかに固定する場合は、ストッパ91・操作レバー93などを省略し、内部軸61を単純に固定(非回転保持)してもよい。
【0051】
その他の実施例において、充実した(中空でない)内部軸61も採用することができる。この場合は加泥材の供給系統が一つになる。したがって、加泥材用の供給管66、スイベルジョイント65などが省略され、前記において内部軸61と連通していたカッタ前面側の孔や口なども省略される(塞がれる)。
【0052】
【発明の効果】
本発明に係る加泥材吐出機構は、泥土圧式シールド機においてつぎのような効果を奏する。
【0053】
その一つは、切羽の所定部(崩落しやすい部分)に対し、分配弁に依存して加泥材を重点的に注入できることである。このように対処できる場合は、崩落しやすい切羽部分が加泥材の注入圧により支持されて安定する。したがって、切羽の部分的崩落やこれに連鎖する切羽の全体的崩落が起こりがたくなる。とくに、切羽の上部側へ加泥材を注入するときは、その注入点からスクリュウコンベアの泥土取入口に至るまでの間が距離的・時間的に長くなり、掘削土砂と加泥材とが十分均質に攪拌・混練されるので、加泥効果がより高まる。
【0054】
他の一つは、内部軸を回転変位させるだけで分配弁(分配口)の向きが変わることである。したがって、切羽の状況に応じた加泥材吐出領域(注入領域)の変更が簡易な操作で行なえる。それに、このような操作に際して工事を中断する必要がないので、工事の停滞をきたさない。
【0055】
さらに他の一つは、分配口の向きを変更するための分配弁の操作、すなわち、中空ボス内にある分配弁の操作が、内部軸の後端側(カッタから離れたところ)で行なえることである。このように遠隔操作できる場合は、危険なカッタに触れるおそれがなくなり、したがって人身事故を引き起こすことがない。
【0056】
さらに他の一つは、主たる部品として、簡易な分配弁を既製のシールド機に付加するだけで足りることである。したがって、切羽の安定性をより高度に保持するための対策が安価に講じられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る加泥材吐出機構の一実施例を示した縦断側面図である。
【図2】本発明に係る加泥材吐出機構の一実施例を示した正面図である。
【図3】本発明に係る加泥材吐出機構の要部を拡大して示した縦断側面図である。
【図4】本発明に係る加泥材吐出機構の要部を拡大して示した縦断正面図である。
【符号の説明】
11 シールド本体
12a 前部筒体
12b 前部筒体
12d 仕切板
12g 軸受
13 後部筒体
31 地盤掘削用のカッタ
32 中空ボス
32c 中央吐出口
32d 連絡口
32e 連絡管
33 カッタのスポーク
33b 分配吐出口
42 カッタチャンバ
51 外部軸
54 スイベルジョイント(非回転部材)
55 加泥材用の供給管
61 内部軸
66 加泥材用の供給管
71 泥土排出用のスクリュウコンベア
74 スクリュウコンベアの泥土取入口
81 分配弁
82 分配口
83 通口
84 加泥材用の導入空間
85 ブッシュ
91 ストッパ
93 操作レバー
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a shield machine belonging to the technical field of civil engineering, and more particularly to a mud pressure type shield machine having an improved mechanism for discharging a mud material.
[0002]
[Prior art]
As is well known, many shield methods are provided, and these are widely practiced in the field of civil engineering.
[0003]
This shield method is roughly divided into a manual excavation type and a mechanical excavation type. Machine digging types are further classified into mechanical digging shields (open type), mud pressure shields (closed type), and earth pressure system shields (closed type). By the way, the mud pressure shield method belongs to the earth pressure type shield method.
[0004]
In the case of the above-mentioned mud pressure shield method, a lubricating material called mud material, mud material, mud material, etc. is injected into the front of the cutter of the shield machine, and the mud material and excavated sand are forcibly mixed. The excavated soil is made into a muddy state with plastic fluidity and impermeability. When the inside of the cutter chamber and screw conveyor is filled with mud of such properties and maintained at an operating pressure (mud pressure) that can counteract the groundwater pressure and face pressure, the face is stable without collapse I do. Therefore, the mud pressure shield construction method can be effectively implemented for soils exceeding the applicable range of the shield, such as excess sand content, hard soil, excessive liquidity index, and gravel content.
[0005]
The shield machine used in the mud pressure type shield method has two systems of mud flow paths using the internal shaft and the external shaft (both hollow) of the rotary cutter as a means for injecting and discharging the mud material. I have. One mud flow path extends from the inlet on the rear end side of the internal shaft to the discharge port near the center of the cutter head via the internal shaft, and the other mud flow path on the rear end side of the external shaft. It extends from the injection port to the discharge port near the outer periphery of the cutter head through the space between the inner shaft and the outer shaft. When using these mud channels, the mud material can be discharged from the vicinity of the center or outer periphery of the cutter head to the front of the cutter in synchronization with the ground excavation in order to bring the excavated soil into the aforementioned mud state.
[0006]
In general, in the case of construction that relies on the shield method, it is essential to adapt to various ground conditions in order to proceed the construction safely and promptly. This is the same in the mud pressure shield method. Especially in the case of the mud pressure shield method applied to the ground under bad conditions such as sand and gravel layers, the discharge site of the mud material to the face greatly affects the stability of the face. Therefore, it is desired to inject and discharge a mud material capable of effectively preventing the face from collapsing.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
When the existing mud pressure shield machine is examined from the above viewpoint, the following problems remain. That is, in the case of the conventional machine in which the discharge port of the mud material is provided near the center or the outer circumference of the rotating cutter head, the discharge position of the mud material with respect to the face is set at the discharge port near the outer circumference of the cutter head. Even if a face that is likely to collapse during ground excavation appears because it is confined to the locus circle or the center of the cutter head and these positions cannot be changed, It is difficult to prevent the collapse of the face by supplying the mud material to the surface.
[0008]
As a desirable countermeasure in this case, it is conceivable to specify and / or change the ejection region of the mud material to any of the upper face, the lower face, the right face, and the left face of the face according to the condition of the face. However, since the discharge port provided in the cutter head only rotates on a predetermined trajectory circle when the cutter head rotates, it is not possible to specify or change the discharge region of the mud material.
[0009]
As another countermeasure, it is conceivable to attach a discharge port for the mud material to a non-rotating portion on the tip side of the shield machine. In such a case, it seems that the discharge region of the mud material can be specified, and that the discharge region of the mud material can be changed by changing the mounting position of the discharge port. However, the position of the discharge port cannot be freely selected on the distal end side of the shield machine because various mechanisms are intricate, and there is a great restriction in appropriately setting the position of the discharge port. In addition, since the construction must be interrupted every time the position of the discharge port is changed, the excavation work tends to be stagnant.
[0010]
[Object of the invention]
The present invention has been made to solve various technical problems found in existing mud pressure shield machines. That is, according to the present invention, in the mud pressure type shield machine, identification and change of the mud material discharge area for ensuring the stability of the face can be performed with safe and simple operation, and furthermore, when the mud material discharge area is changed, the construction is stagnant. It is an object of the present invention to provide a mechanism for ejecting a mud material that does not cause a problem.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The mud material discharging mechanism in the mud pressure shield machine of the present invention is characterized by the following means for solving the problem in order to achieve such an object. That is, the thing of the present invention is provided with a shield main body, a cutter for excavating the ground, a supply system for the mud material, and a screw conveyor for discharging mud, and the vertical partition plate has a cylindrical structure. Mud pressure type that assumes that it is installed in the shield body, and that the screw conveyor for discharging mud is placed in the shield body and the mud intake of the screw conveyor is inserted into the cutter chamber In the shield machine, the cutter for excavating the ground has a hollow boss at its axis, and the supply system of the muddy material is located on the outer peripheral surface of the hollow boss and has a plurality of connections distributed in the circumferential direction. An orifice, a plurality of distribution outlets distributed in a circumferential direction in a cutter front area extending from an outer peripheral portion of the hollow boss to an outer peripheral portion of the cutter, a first supply pipe for the mud material, and a communication for the mud material. Tube and That each distribution outlet of the cutter front area and each communication port of the hollow boss are connected to each other via a communication pipe for the mud material, and from the front area of the shield main body. A cutter disposed over the inside thereof is rotatably supported by a bearing in the shield body, and a cutter chamber is interposed between a partition plate in the shield body and a rear surface of the cutter. A hollow external shaft penetrating the partition plate is attached to the rear surface of the hollow boss, these external shafts and the hollow boss communicate with each other, and a supply pipe for the mud material is connected to the external shaft, Also, make sure that the non-rotating inner shaft is inserted from inside the outer shaft to inside the hollow boss. And and A cylindrical distribution valve having a distribution port on the surface and a through hole on the rear surface is attached to the outer peripheral surface of the internal shaft in the hollow boss, and these distribution valves are used for mud material between the inner and outer peripheral surfaces of the internal shaft. Is formed, and the outer peripheral surface of the distribution valve and the inner peripheral surface of the hollow boss are in close contact with each other.
[0012]
the above Of the present invention Each embodiment of the mud material discharge mechanism is as follows. In one embodiment, the hollow boss has a central discharge port on its front surface, the internal shaft is formed of a hollow shaft, and the central discharge port of the hollow boss and the hollow portion of the internal shaft communicate with each other. For mud material Second The supply pipe is connected. In another embodiment, the distribution valve has a distribution port that is long in the circumferential direction, and a circumferential spread angle of the distribution port on the peripheral surface of the distribution valve is 180 degrees or less. In yet another embodiment, a cylindrical bush is mounted on the inner peripheral surface of the hollow boss and interposed between the inner peripheral surface of the hollow boss and the distribution valve. In another embodiment other than these, the stopper is attached to the rear end side of the internal shaft, and the operation lever corresponding to the stopper so as to collide with the stopper is fixed to a non-rotating member close to the rear end side of the internal shaft. .
[0013]
[Action]
In the construction using a mud pressure shield machine, in order to ensure the stability of the face, the muddy material and excavated earth and sand are mixed to create mud with plastic fluidity and impermeability, and this is introduced into the cutter chamber. Then, the inside of the cutter chamber or screw conveyor is filled with such mud. The screw conveyor discharges the mud to the outside of the cutter chamber while maintaining the inside of the cutter chamber at a predetermined working pressure (mud pressure).
[0014]
The muddy material discharge mechanism according to the present invention includes two muddy material supply systems when this embodiment is included. One of them is a flow path extending from the supply pipe to the inside of the internal shaft to the center discharge port (the front surface of the hollow boss). The other one is a supply pipe → between the inner and outer peripheral surfaces of the outer shaft and the inner shaft → inside the hollow boss → a port (the rear surface of the distribution valve) → introduction space (inside the distribution valve) → a distribution port (the periphery of the distribution valve). Surface) → each communication port (peripheral surface of the hollow boss) → each communication pipe → each distribution outlet (the front face of the cutter).
[0015]
In the latter, the latter feeds the mud only from the communication port communicating with the distribution port of the distribution valve. For example, when the distribution port of the distribution valve is set upward, the mud material passes through the latter flow path each time the cutter is rotationally displaced and each connection port of the hollow boss coincides with the upward distribution port. It is discharged only to the upper part of the face. When discharging the muddy material toward the lower part of the face, the right part of the face, the left part of the face, etc., the distribution port of the distribution valve is set or changed to downward, rightward, leftward, etc.
[0016]
The mud material in the above becomes "discharge" when the cutter side is used as a reference, and becomes "injection" when the face side is used as a reference.
[0017]
As described above, when the crushed material is discharged from the front of the cutter toward a predetermined portion of the face (the portion that easily collapses), the easily crushable face portion is primarily supported by the injection pressure of the crushed material. In addition, it is difficult to cause partial collapse of the face and overall collapse of the face linked thereto.
[0018]
【Example】
The mud material discharging mechanism of the mud pressure shield machine according to the present invention will be described based on the illustrated embodiment.
[0019]
The mud pressure type shield machine illustrated in FIGS. 1 to 4 includes a shield main body 11, a ground excavating cutter 31, and a mud material supply system (a central discharge port 32c, a communication port 32d, a distribution discharge port 33b, and a communication pipe described later). 32f, supply pipes 55 and 66) and a screw conveyor 71 for discharging mud.
[0020]
As is apparent from FIG. 1, the two front cylinders 12a and 12b forming a part of the shield body 11 are integrally connected in the front-rear direction with a support plate 12c interposed between these connection portions. Have been. The partition plate 12d has a cylindrical body 12e fixed to the outer peripheral surface. A partitioning plate 12d having a vertical shape in one of the front cylinders 12a is attached to the front surface of a supporting plate 12c via an attachment member 12f. A ring-shaped bearing 12g having an inner diameter larger than the outer diameter of the partition plate 12d is also directly mounted on the front surface of the support plate 12c. The support plate 12c is opened at each part of its plate surface, and the partition plate 12d is also opened at each part of its plate surface. In the other front cylinder 12b, a mounting plate 12h is attached to a corner extending between the upper rear surface of the support plate 12c and the upper inner peripheral surface of the front cylinder 12b. Further, the mounting plate 12i is mounted on the upper inner peripheral surface of the front cylindrical body 12b and behind the mounting plate 12h.
[0021]
A motor 14 for the cutter is mounted in one opening of the support plate 12c. A gear (pinion) 15 attached to the output shaft of the motor 14 projects into the front cylinder 12a. An earth pressure gauge 16 is attached to the partition plate 12d such that one opening is closed from the rear side of the partition plate 12d.
[0022]
As is clear with reference to FIG. 1, the rear cylinder 13 that forms another part of the shield main body 11 follows the front cylinder 11b. A support plate 13a is attached to the front end of the rear tubular body 13, and a cylindrical member 13b protruding forward from inside the front end is also attached. In addition, a mounting plate 13c is attached to a corner between the upper front surface of the support plate 13a and the upper inner peripheral surface of the cylindrical member 13b in the rear cylindrical body 13.
[0023]
The front cylinder 11b and the rear cylinder 13 correspond to the cylinder 13b on the side of the rear cylinder 13 fitted into the front cylinder 11b so as to be able to flex and expand relatively. A bending / stretching jack (center bending jack) 17 for relatively bending and stretching the front cylindrical body 11b and the rear cylindrical body 13 is attached to both mounting plates 12i and 13c.
[0024]
As is apparent from FIG. 1, a shield jack 18, an elector driving device 19, an elector sliding jack 20, an elector elevating jack 21, and the like are provided in the rear cylindrical body 13. Among them, the shield jack 18 is located at a lower portion in the rear cylinder 13 and one end thereof protrudes toward the front cylinder 11b. The erector driving device 19 is located in the upper part in the rear cylinder 13. Further, the erector sliding jack 20 and the erector lifting jack 21 are also installed at predetermined positions on the rear side in the rear cylindrical body 13.
[0025]
As apparent from FIGS. 1 and 2, the cutter 31 for excavating the ground is of an open type. The cutter 31 includes a hollow boss 32, a plurality of spokes 33, a cylindrical frame 34, a cylindrical body 35, a ring plate 36, a ring member 37, a ring-shaped internal gear 38, a ring plate 39, and others. It is a thing.
[0026]
Referring to FIGS. 1 to 4, hollow boss 32 has a hollow structure including a cylinder and a lid closing a front end face and a rear end face thereof. The center of the front surface of the hollow boss 32 is opened for fitting an inner shaft 61 and a cap 63 described later, and two front and rear ring members (for example, made of rubber) 32a and 32b are fitted into the front opening portion. . Of the two ring members 32a and 32b, the front ring member 32a projects from the front surface of the hollow boss 32 to the outside of the hollow boss 32 to form a central discharge port 32c. A plurality of communication ports 32d are formed in the cylindrical peripheral wall of the hollow boss 32 at equal intervals in the circumferential direction. That is, the hollow boss 32 has a plurality of communication ports 32d which are distributed while being kept at equal intervals in the circumferential direction. One end of each communication pipe 32e is connected to each of the communication ports 32d from the outer peripheral surface side of the hollow boss 32. Further, a cutter bit 32f made of a pointed blade is attached to the front surface of the hollow boss 32. The cutter bit 32f has a large number of excavating chips on its front surface. A recess is formed in the center of the rear surface of the cutter bit 32f, and the cutter bit 32f straddles the ring member 32a on the front surface of the hollow boss via the recess.
[0027]
Referring to FIGS. 1 and 2, each of the spokes 33 of the cutter 31 has a large number of cutter bits 33a attached to the front surface thereof. Each of the spokes 33 is formed with a distribution outlet 33b. Therefore, the cutter 31 has a plurality of distribution outlets 33b in the front area thereof and distributed in the circumferential direction. The other end of each communication pipe 32e is connected to each of the distribution outlets 33b. Each connecting pipe 32e has one end connected to each connecting port 32d of the hollow boss 32 and the other end connected to each distribution outlet 33b of the cutter 31 as described above. And the distribution outlets 33b are communicated with each other through the communication pipes 32e.
[0028]
The cylindrical frame 34 is mounted on the rear side of each spoke 33, and the cylindrical body 35 is mounted on the rear side of the cylindrical frame 34. The two ring plates 36 and 39 are arranged inside the cylindrical body 35 while maintaining a front-rear interval, and are mounted inside the cylindrical body 35. Further, the ring member 37 is held by and fixed to both ring plates 36 and 39, and the internal gear 38 is mounted on the rear surface of the ring member 37 and protrudes out of the cylindrical body 35.
[0029]
In addition, a copy cutter 40 is also provided inside the cylindrical frame 34. The copy cutter 40 is provided with a hydraulic operating means 41, and the cutter portion projects from the peripheral surface of the cylindrical frame 34 to the outside of the cylindrical frame 34.
[0030]
The ground digging composed of the hollow boss 32, the spokes 33, the cylindrical frame 34, the cylindrical body 35, the ring plate 36, the ring member 37, the internal gear 38, the ring plate 39, etc. The cutter 31 is arranged on the front surface of the front cylinder 12a as shown in FIG. 1, and the rear side (the cylinder 35 side) is inserted into the front cylinder 12a and assembled to the shield main body 11. In this assembling mode, the cylindrical body 35 and the front cylindrical body 12a are closely fitted inside and outside, and the cylindrical body 12e and the ring member 37 are closely fitted inside and outside. The outer peripheral portion of the internal gear 38 is received in the ring bearing 12g, and the internal gear 38 and the gear 15 on the motor 14 mesh with each other. Thus, the cutter 31 for excavating the ground is rotatably supported by the front cylindrical body 12 a of the shield body 11, and is rotated by receiving the power of the motor 14. A cutter chamber 42 is interposed between the rear surface of the cutter 31 and the partition plate 12d in the front cylindrical body 12a.
[0031]
1 and 3, a hollow outer shaft 51 is attached to the rear surface of the hollow boss 32, and the outer shaft 51 and the hollow boss 32 communicate with each other. The rear side of the external shaft 51 passes through the partition plate 12d. More specifically, the external shaft 51 passes through the boss 52 attached to the central opening of the partition plate 12d. A swivel joint 54 having an inlet 53 is fitted around the outer periphery of the rear end of the outer shaft 51, and a supply pipe 55 for a mud material is connected to the inlet 53. The swivel joint 54 is fixed to an arm 56 extending from the rear surface of the partition plate 12d to support the swivel joint 54 so as not to rotate, and an end of the supply pipe 55 communicates with a mud material supply source (not shown).
[0032]
As is clear from FIGS. 1 and 3, a cap 63 having a plurality of small holes 62 is attached to the tip of an inner shaft 61 composed of a hollow shaft. The inner shaft 61 penetrates through the shaft center of the swivel joint 54, the inside of the outer shaft 51, the inside of the hollow boss 32, and the like, and the cap 63 at the tip thereof is inserted into the ring member 32a of the front wall of the hollow boss. I have. There is a gap between the inner and outer peripheral surfaces of the ring member 32a and the cap 63. Therefore, the inner shaft 61 communicates with the inside of the ring member 32a having the central discharge port 32c. A swivel joint 65 having an inlet 64 is attached to the rear end of the inner shaft 61, and a supply pipe 66 for a mud material is connected to the inlet 64. The end of the supply pipe 66 also communicates with a mud material supply source (not shown).
[0033]
The screw conveyor 71 for discharging mud has a screw 72 for discharging soil built-in, as is obvious. The screw conveyor 71 has a mud intake port 73 at the tip end and operates a shutter 76 for opening and closing the screw motor 75 and the mud discharge port 74 at the rear end side having the mud discharge port 74. A gate jack 77 for the The screw conveyor 71 is arranged from the inside of the rear cylinder 13 of the shield main body 11 to the inside of the front cylinders 12 a and 12 b, and the mud intake 73 is inserted into the cutter chamber 42. The screw conveyor 71 mounted on a predetermined portion in the shield body 11 in this manner is suspended from the mounting plate 77 attached to the upper outer peripheral surface thereof to the mounting plate 12h provided on the upper inner peripheral surface of the front cylindrical body 12b. It is held at an appropriate inclination angle via a supporting jack 78.
[0034]
The above-mentioned mud pressure type shield machine is known or well-known. Accordingly, devices, mechanisms, members, parts, etc., which are necessary and related to the mud pressure type shield machine and whose description and illustration are omitted, may be known or known. In such a shield machine, a metal material having excellent mechanical properties is used as a component requiring particularly high strength. For the other parts, metal, rubber, synthetic resin (including FRP), wood, ceramic, or a composite material of these materials is used at the right place. In addition, as a power machine such as a jack motor, a hydraulic machine is mainly used in order to obtain a stable high output, but an electric motor may be used as the motor. This shield machine is assembled by well-known means such as bolts, nuts, connection fittings, and welding. At this time, seal parts are applied to parts that require airtightness and liquid tightness, and bearings and slide parts are attached as necessary to parts that rotate / linearly move to smooth these movements Can be The foregoing is self-evident in this type of technical field.
[0035]
The muddy material discharge mechanism according to the present invention is configured as follows, with the distribution valve 81 as the main component, in the above-described mud pressure shield machine. That is, as is apparent with reference to FIGS. 1, 3 and 4, a cylindrical distribution valve 81 having a distribution port 82 on the peripheral surface and a communication port 83 on the rear surface is disposed in the hollow boss 32. It is mounted on the outer peripheral surface of the inner shaft 61. More specifically, the rear wall having the opening 83 of the distribution valve 81 and the flange 67 provided on the outer peripheral surface of the inner shaft 61 abut against each other, and are fixed with a stopper (eg, a bolt).
[0036]
The distribution valve 81 attached to the outer peripheral surface of the internal shaft 61 in this manner serves as an introduction space 84 for the muddy material, and the front surface of the introduction space 84 (when the distribution valve 83 is opened). Front surface) hits the inner front surface of the hollow boss 32 and is closed.
[0037]
The distribution port 82 opens the upper peripheral surface of the distribution valve 81 in the illustrated example. The distribution port 82 is long in the circumferential direction, and the circumferential spread angle α is 180 degrees or less, for example, 90 degrees. The distribution port 82 has a plurality of holes circumferentially adjacent to each other on the upper peripheral surface of the distribution valve 81, or has a large number of holes arranged in the peripheral direction on the upper peripheral surface of the distribution valve 81. May be. Like the upper peripheral surface and the lower peripheral surface of the distribution valve 81, the distribution valve 81 may have distribution ports 82 at two places. In such a case, the spread angle α is set to, for example, 90 degrees or less.
[0038]
The opening 83 only needs to open the rear surface of the distribution valve 81. Therefore, it can be said that the shape and size of the communication port 83 may be set arbitrarily, but it is desirable that the rear face of the distribution valve 81 is opened as much as possible.
[0039]
It is desirable that the inner peripheral surface of the hollow boss 32 and the outer peripheral surface of the distribution valve 81 are in close contact with each other in such a manner that a relative slip occurs, so that a cylindrical bush 85 is attached to the inner peripheral surface of the hollow boss 32. And between the inner and outer peripheral surfaces of the hollow boss 32 and the distribution valve 81. A plurality of communication ports 86 are formed on the peripheral surface of the bush 85, and these communication ports 86 coincide with the respective communication ports 32 d of the hollow boss 32.
[0040]
In order to fix or change the direction of the distribution port 82, means including a stopper 91 and an operation lever 93 are combined with the distribution valve 81 integrated with the internal shaft 61. As is clear from FIGS. 1 and 3, the stopper 91 made of a straight bar has a fixed ring 92 at its base end. The operation lever 93 made of a bent bar also has a fixed ring plate 94 at its base end.
[0041]
The manner in which the stopper 91 and the operation lever 93 are attached is clearly shown in FIG. Referring to FIG. 3, in the case of stopper 91, after fixing ring 92 is fitted on the outer periphery of the rear end of inner shaft 61, fixing ring 92 is fixed to the outer peripheral surface of inner shaft 61 (for example, with screws). Thereby, it is attached to the rear end side of the inner shaft 61. In the case of the operation lever 93, the fixing ring plate 94 is fitted on the outer periphery of the rear end of the inner shaft 61 and is brought into contact with the rear surface of the swivel joint 54. Thereafter, the fixing ring plate 94 is fixed to the swivel joint 54 (for example, bolted). By doing so, it is attached to the non-rotating member (the swivel joint 54) close to the rear end side of the internal shaft 61. The stopper 91 and the operating lever 93 attached to a predetermined location in this way project in a predetermined direction and collide with each other. In mounting these components, first, the operation lever 93 is mounted, and then the stopper 91 is mounted.
[0042]
The stopper 91 having the fixed ring 92 and the operation lever 93 having the fixed ring plate 94 are made of a material that does not undergo low elastic deformation or plastic deformation. A typical example thereof is a metal-made one.
[0043]
When excavating underground (ground) using the mud pressure shield machine shown in the embodiment of the present invention, the motor 14 is driven by a power transmission path such as the motor 14 → gear 15 → internal gear 38 → cutter 31. The power is transmitted to the cutter 31. The cutter 31 which rotates by receiving the power of the motor 14 excavates the ground through the cutter bits 32 f and 33 a on the front surface thereof, and removes the earth and sand generated by the excavation into the cutter chamber 42 from between the open portions of the cutter 31. take in.
[0044]
In synchronization with the excavation of the ground, the supply system (two systems) of the mud material injects a well-known mud material toward the face as follows. That is, one supply system discharges the mud material near the center of the face through a flow path such as a not-shown mud material supply source → supply pipe 66 → the inside of the inner shaft 61 → the center discharge port 32c, and the other. One supply system is a mud material supply source (not shown) → supply pipe 55 → between the inner and outer peripheral surfaces of the outer shaft 51 and the inner shaft 61 → inside the hollow boss 32 → through port 83 → introduction space 84 (inside the distribution valve 81) → The mud material is discharged to a predetermined portion of the face through a flow path such as the distribution port 82 → the communication port 86 of the bush 85 → the communication port 32d of the hollow boss 32 → the communication pipe 32e → the distribution discharge port 33b.
[0045]
When the mud material is supplied in such a manner at the time of ground excavation, the cutter 31 takes in these into the cutter chamber 42 while kneading the mud material and the excavated earth and sand with the cutter bits 32f and 33a on the front surface thereof, Even in the process where the mud material and the excavated earth and sand flow into the cutter chamber 42, they are kneaded by the spokes (cutter frames) 33. Therefore, the kneaded material of the mud material and the excavated earth and sand introduced into the cutter chamber 42 exhibits a homogeneous mud state having plastic fluidity and water impermeability. When the insides of the cutter chamber 42 and the screw conveyor 71 are filled with such mud, the mud pressure acts on the face to ensure the stability of the face.
[0046]
The earth pressure gauge 16 constantly measures the mud pressure in the cutter chamber 42. Further, a control means (control panel including a computer not shown) which operates in response to the measurement signal controls the screw conveyor 71 so as to maintain the conveyor unloading amount per unit time at a predetermined value. Accordingly, the screw conveyor 71 driven by the power of the motor 75 discharges the mud to the outside of the cutter chamber 42 in accordance with the shield propulsion amount, and also appropriately holds the mud pressure in the cutter chamber 42.
[0047]
When the mud pressure shield machine is in the above-described operation state, the internal shaft 61 and the distribution valve 81 do not rotate, but the hollow boss 32 of the cutter 31 rotates as obvious. In such a relationship between rotation and non-rotation, each of the communication ports 32d of the hollow boss 32 orbiting on the outer peripheral surface of the distribution valve 81 coincides with the distribution port 82 of the distribution valve 81, and these communication ports 32d are introduced. The space 84 (inside the distribution valve 81) communicates. Moreover, each communication port 32d is connected to each distribution discharge port 33b of the cutter 31 via a communication pipe 32e. Therefore, only when each communication port 32d coincides with the distribution port 82, the mud material is supplied to each distribution discharge port 33b, and each distribution discharge port 33b when each communication port 32d and the distribution port 82 are in a mismatch state. Is not supplied with mud. Therefore, the region where the mud material is injected into the face through each distribution outlet 33b is limited. By the way, when the distribution port 82 of the distribution valve 81 is set to the upward state as shown in FIGS. 3 and 4, each of the communication ports 32d of the hollow boss 32 reaches the α region in FIG. Since the mud material is discharged from each distribution discharge port 33b only during the interval, the mud material is mainly injected toward the upper face of the face. When the mud material is injected into the upper side of the face in this way, the distance from the injection point to the mud intake 73 of the screw conveyor 71 becomes longer in terms of distance and time, so that excavated earth and sand are removed. The mud material is sufficiently stirred and kneaded.
[0048]
When changing the discharge direction (injection area) of the mud material to the face, for example, when mainly injecting the mud material toward the lower part of the face, the operation lever 93 facing upward in FIG. It is detached from the joint 54 and attached downward. In this case, the internal shaft 61 is temporarily rotated (rotational displacement of 180 degrees) until the stopper 91 collides with the downward operation lever 93. Therefore, the distribution valve 81 attached to the inner shaft 61 also rotates by 180 degrees, so that the distribution port 82 faces downward. When the distribution port 82 of the distribution valve 81 faces downward, the contaminated material is mainly injected toward the upper part of the face, contrary to the above. When injecting the mud material into the left face and right face of the face, the distribution port 82 may be changed to the left or right by the operation similar to the above. The orientation of the distribution port 82 can also be changed by changing the attachment angle of the stopper 91 with respect to the internal shaft 61 instead of the operation lever 93.
[0049]
As described above, when injecting the muddy material to the face side with the specific portion of the face (the portion that easily collapses) as a target, the face portion is mainly supported by the injection pressure of the muddy material. It is unlikely that a serious face collapse or an overall face collapse linked to this will occur.
[0050]
The mud material discharging mechanism according to the present invention can be applied to various types of mud pressure shield machines equipped with an open type cutter 31. The open-type cutter 31 includes a cutter having a kneading blade on the rear surface of the cutter. The distribution valve 81 may have its front surface closed. When the inner peripheral surface of the hollow boss 32 and the outer peripheral surface of the distribution valve 81 are directly in close contact, the bush 85 may be omitted. The direction of the distribution port 82 of the distribution valve 81 is determined by the stopper 91 and the operation lever 93, and the fixing of the stopper 91 to the internal shaft 61 and the fixing of the operation lever 93 to the swivel joint 54 use a lock pin and a lock hole. Simple operation means such as fitting, fitting using unevenness, and tightening with a double nut may be employed. When the direction of the distribution port 82 is fixed to any of upward, downward, rightward, and leftward, the stopper 91 and the operation lever 93 are omitted, and the internal shaft 61 is simply fixed (non-rotationally held). Good.
[0051]
In other embodiments, a solid (non-hollow) inner shaft 61 may also be employed. In this case, there is only one supply system for the mud material. Therefore, the supply pipe 66 for the mud material, the swivel joint 65, and the like are omitted, and the holes and the ports on the front side of the cutter, which communicate with the internal shaft 61 in the above, are also omitted (closed).
[0052]
【The invention's effect】
The mud material discharge mechanism according to the present invention has the following effects in a mud pressure shield machine.
[0053]
One of them is that the mud material can be mainly injected into a predetermined portion of the face (a portion that easily collapses) depending on the distribution valve. In the case where such measures can be taken, the face portion that easily collapses is supported and stabilized by the injection pressure of the mud material. Therefore, partial collapse of the face and overall collapse of the face linked thereto are unlikely to occur. In particular, when pouring the muddy material into the upper part of the face, the distance from the injection point to the muddy soil intake of the screw conveyor becomes longer in terms of distance and time, so that the excavated sediment and muddy material are sufficient. Since it is homogeneously stirred and kneaded, the mud effect is further enhanced.
[0054]
Another is that the direction of the distribution valve (distribution port) changes only by rotating and displacing the internal shaft. Therefore, the change of the mud material discharge area (injection area) according to the face condition can be performed by a simple operation. In addition, there is no need to interrupt the construction for such an operation, so that the construction does not stagnate.
[0055]
Still another one is that the operation of the distribution valve for changing the direction of the distribution port, that is, the operation of the distribution valve in the hollow boss, can be performed on the rear end side of the internal shaft (away from the cutter). That is. If such remote control can be performed, there is no danger of touching a dangerous cutter, and therefore, no injury is caused.
[0056]
Still another is that it is sufficient to simply add a simple distribution valve to a ready-made shield machine as a main component. Therefore, measures for maintaining the stability of the face at a higher level can be taken at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vertical sectional side view showing an embodiment of a mud material discharging mechanism according to the present invention.
FIG. 2 is a front view showing one embodiment of a mud material discharging mechanism according to the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional side view showing an enlarged main part of the mud material discharging mechanism according to the present invention.
FIG. 4 is an enlarged vertical sectional front view of a main part of the mud material discharging mechanism according to the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Shield body
12a Front cylinder
12b front cylinder
12d partition plate
12g bearing
13 Rear cylinder
31 Cutter for ground excavation
32 hollow boss
32c Central outlet
32d contact
32e connecting pipe
33 Cutter spokes
33b Distribution outlet
42 cutter chamber
51 External axis
54 Swivel joint (non-rotating member)
55 Supply pipe for mud material
61 inner shaft
66 Supply pipe for mud material
71 Screw conveyor for mud discharge
74 Inlet entrance for screw conveyor
81 Distributing valve
82 distribution port
83 entrance
84 Introducing space for mud material
85 Bush
91 Stopper
93 Control lever

Claims (5)

シールド本体と地盤掘削用のカッタと加泥材の供給系統と泥土排出用のスクリュウコンベアとを備えていること、および、立面状の仕切板が筒状構造をなすシールド本体内に取りつけられていること、および、泥土排出用のスクリュウコンベアがシールド本体内に配置されて、スクリュウコンベアの泥土取入口がカッタチャンバ内に挿入されていることを前提とした泥土圧式シールド機において、地盤掘削用のカッタがこれの軸心に中空ボスを有していること、および、加泥材の供給系統が、中空ボスの外周面にあって周方向に分布する複数の連絡口と、中空ボスの外周部からカッタの外周部にわたるカッタ前面域にあって周方向に分布する複数の分配吐出口と、加泥材用の第1の供給管と、加泥材用の連絡管とを含んでいること、および、カッタ前面域の各分配吐出口と中空ボスの各連絡口とがそれぞれ加泥材用の連絡管を介して互いに連絡されていること、および、シールド本体の前面域からその内部にわたって配置されたカッタが、シールド本体内の軸受により回転自在に支持されて、シールド本体内の仕切板とカッタ後面との間にカッタチャンバが介在していること、および、シールド本体内の仕切板を貫通した中空の外部軸が中空ボスの後面に取りつけられてこれら外部軸、中空ボスが相互に連通しているとともに、加泥材用の供給管が外部軸に接続されていること、および、非回転型の内部軸が外部軸の内部から中空ボスの内部にわたって挿入されていること、および、周面に分配口を有し、後面に通口を有する円筒形の分配弁が中空ボス内における内部軸の外周面に取りつけられて、これら分配弁、内部軸の内外周面間に加泥材用の導入空間が形成されているとともに、分配弁の外周面と中空ボスの内周面とが相互に密接していることを特徴とする加泥材吐出機構。A shield body, a cutter for excavating the ground, a supply system for mud material, and a screw conveyor for discharging mud, and a vertical partition plate is mounted in the shield body having a tubular structure. In the mud pressure type shield machine that assumes that the screw conveyor for mud discharge is placed in the shield body and the mud intake of the screw conveyor is inserted in the cutter chamber, The cutter has a hollow boss at the axis thereof, and a supply system for the mud material is provided on the outer peripheral surface of the hollow boss and a plurality of communication ports distributed in a circumferential direction, and an outer peripheral portion of the hollow boss. A plurality of distribution outlets distributed in a circumferential direction in a cutter front area extending from the outer peripheral portion of the cutter to a first supply pipe for a mud material, and a communication pipe for a mud material, and, The distribution outlets and the communication ports of the hollow bosses are connected to each other via a connecting pipe for the mud material, and are arranged from the front area of the shield body to the inside thereof. The cutter is rotatably supported by a bearing in the shield body, a cutter chamber is interposed between the partition plate in the shield body and the rear surface of the cutter, and a hollow penetrating the partition plate in the shield body. The external shaft of the hollow boss is attached to the rear surface of the hollow boss, the external shaft and the hollow boss communicate with each other, and the supply pipe for the mud material is connected to the external shaft, and the non-rotating type and this internal shaft is inserted over the interior of the hollow boss from inside the outer shaft, and has a dispensing port on the circumferential surface, a cylindrical dispensing valve having a through opening in the rear surface of the inner shaft within the hollow boss On the outer surface The distributing valve, the introduction space for the mud material is formed between the inner and outer peripheral surfaces of the inner shaft, and the outer peripheral surface of the distributing valve and the inner peripheral surface of the hollow boss are in close contact with each other. And a mud discharge mechanism. 中空ボスがその前面に中央吐出口を有し、内部軸が中空軸からなり、中空ボスの中央吐出口と内部軸の内部とが互いに連通しており、内部軸に加泥材用の第2の供給管が接続されている請求項1記載の加泥材吐出機構。The hollow boss has a central discharge port on the front surface thereof, the internal shaft is formed of a hollow shaft, the central discharge port of the hollow boss communicates with the inside of the internal shaft, and the internal shaft has a second The mud material discharge mechanism according to claim 1 , wherein the supply pipe is connected to the feed pipe. 分配弁が周方向に長い分配口を有していて、分配弁の周面における分配口の周方向の広がり角度が180度以下となっている請求項1記載の加泥材吐出機構。2. The mud material discharging mechanism according to claim 1, wherein the distribution valve has a distribution port that is long in the circumferential direction, and a circumferential spread angle of the distribution port on the peripheral surface of the distribution valve is 180 degrees or less. 円筒形のブッシュが中空ボスの内周面に取りつけられて中空ボスと分配弁との内外周面間に介在している請求項1記載の加泥材吐出機構。2. The mud material discharging mechanism according to claim 1, wherein a cylindrical bush is attached to an inner peripheral surface of the hollow boss and is interposed between the inner peripheral surface of the hollow boss and the distribution valve. ストッパが内部軸の後端側に取りつけられており、ストッパと衝突自在に対応する操作レバーが、内部軸の後端側に近接する非回転部材に固定されている請求項1記載の加泥材吐出機構。The mud material according to claim 1, wherein the stopper is attached to a rear end side of the inner shaft, and an operation lever corresponding to the stopper so as to collide with the stopper is fixed to a non-rotating member adjacent to the rear end side of the inner shaft. Discharge mechanism.
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