(57)【要約】【課題】チャンバ内の土圧を切羽の支持に好適な所定の値に確実に保ちながら掘削土砂を効率良く排出できる土圧式上向きシールド掘進機を提供する。【解決手段】シールド本体１をシールドジャッキ３で上向きに推進しつつカッタ７で切羽を掘削するとともにチャンバ５内の掘削土砂を排土装置２０で下方に排出することにより、切羽２を掘削土砂の土圧で支持しつつ上向きに掘進する土圧式上向きシールド掘進機において、回転駆動装置により回転駆動されるロータ２１と、ロータ２１に放射状に突設した複数の羽根２２と、チャンバ５内の掘削土砂の供給口２３ａ及び排出口２３ｂを有しロータ２１の回転時に内周壁面及び側壁内面が羽根２１と接するケーシング２３とを設けて、供給口２３ａから排出口２３ｂに至るケーシング２３内の掘削土砂搬送空間２３ｄがロータ２１の回転時に常に何れかの羽根２２により仕切られるように排土装置２０を構成した。【選択図】        図１
2004197532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド本体上部にカッタが設置され、シールド本体をシールドジャッキで上向きに推進しつつカッタで切羽を掘削するとともにチャンバ内の掘削土砂を排土装置で下方に排出することにより、切羽周辺の地山を掘削土砂の土圧で支持しつつ上向きに掘進する土圧式上向きシールド掘進機において、回転駆動装置により回転数を調節し得るように回転駆動されるロータと、このロータに放射状に突設した複数の羽根と、チャンバ内の掘削土砂の供給口及び排出口を有しロータの回転時に羽根と接する周壁面及び側壁面を内部に有するケーシングとを設けて、供給口から排出口に至るケーシング内の掘削土砂の搬送空間がロータの回転時に常時一つ以上の羽根により仕切られるように排土装置を構成したことを特徴とする土圧式上向きシールド掘進機。
【請求項２】
排土装置を、ロータリフィーダを用いて構成したことを特徴とする請求項１に記載の土圧式上向きシールド掘進機。
【請求項３】
排土装置を、ロータリポンプを用いて構成したことを特徴とする請求項１に記載の土圧式上向きシールド掘進機。
【請求項４】
チャンバ内の掘削土砂の土圧を検出する土圧計と、この土圧計の検出値が設定した所定の数値範囲に納まるようにロータの回転数を制御する制御装置とを付設したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の土圧式上向きシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切羽周辺の地山を掘削土砂の土圧で支持しつつ上向きに掘進する土圧式上向きシールド掘進機に関するもので、特に下水道にマンホールを築造するのに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
水平方向の既設の地下坑から地上に向けて上向きに掘進する上向きシールド掘進機と称するシールド掘進機が最近開発されており、下水道にマンホールを築造する際に多用されている。下水道には、雨水を導入したり、下水道の通気や点検を行ったりするため、上下方向の縦穴を連通させてマンホールを築造するが、上向きシールド掘進機は、こうしたマンホールを築造するのに好適なものである。特に、交通量が多い狭隘な道路でマンホールを築造する場合には、地上から掘り下げて縦穴を形成すると、道路の利用者や周辺住民に迷惑が掛かるが、上向きシールド掘進機を既設の下水道から地上に向けて発進させて縦穴を掘削すると、こうした問題の発生を回避することができる。上向きシールド掘進機は、こうしたこと等を背景にして開発されたものである。
【０００３】
上向きシールド掘進機については、土圧式及び泥水式の何れのものも開発されているが、本発明は、土圧式の上向きシールド掘進機に特有の問題を解決しようとするものである。この土圧式上向きシールド掘進機は、シールド本体上部にカッタが設置され、シールド本体をシールドジャッキで上向きに推進しつつカッタで切羽を掘削するとともに、チャンバ内の掘削土砂を排土装置で下方に排出することにより、切羽周辺の地山を掘削土砂の土圧で支持しつつ上向きに掘進するようにしたものである。土圧式上向きシールド掘進機は、横向きに掘進する通常の土圧式シールド掘進機と比べて掘進方向に差はあるものの、シールド本体、カッタ、シールドジャッキ及び排土装置、更にはエレクタを備えていて基本的な構造は変わらない。
【０００４】
通常の土圧式シールド掘進機に対する土圧式上向きシールド掘進機の最大の特徴は、排土装置による掘削土砂の排出方向が重力の方向であるという点にあり、これに起因して、排土装置には、通常の土圧式シールド掘進機にはみられない特有の問題が生じる。通常の土圧式シールド掘進機では、排土装置にスクリューコンベアを通常使用しているが、土圧式上向きシールド掘進機は、こうした特徴を有することから、排土装置に、スクリューコンベア以外のものが採用される傾向にある。特許文献１及び非特許文献１には、従来の土圧式上向きシールド掘進機で採用している排土装置が記載されている。
【０００５】
特許文献１には、土圧式上向きシールド掘進機の排土装置について、通常の土圧式シールド掘進機で常用されているスクリューコンベアによる排土装置が従来の技術として記載されており、これを改良したものとして、排土量を調節するためのピンチバルブを排土通路に一つ設けて構成した排土装置が記載されている。また、非特許文献１には、こうしたピンチバルブを、排土管に上下に間隔を置いて二つ設けて構成した排土装置が記載されている。この排土装置は、下側のピンチバルブを閉じた状態で上側のピンチバルブを開いてチャンバ内の掘削土砂を排土管内に取り込んだ後、今度は、上側のピンチバルブを閉じ、下側のピンチバルブを開いて、その取り込んだ掘削土砂をその下側のピンチバルブの下方の排土管内に排出するようにしたものである。したがって、この排土装置では、チャンバ内の掘削土砂を間歇的に排出する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９ー４１８８３号公報（第２−４頁、図１、図３、図６−７）
【０００７】
【非特許文献１】
高石享、向井崇、近藤文夫、坂本英俊、「施工  ３か所のマンホールを１機の上向きシールドで築造  大阪市  万代〜阪南幹線下水管渠築造工事」、トンネルと地下、２００２年（平成１４年）９月、ｐ．４１−４３
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来の技術について問題点を述べると、前述したように、土圧式上向きシールド掘進機では、排土装置による掘削土砂の排出方向が重力の方向であるという特徴を有することから、特許文献１に記載のスクリューコンベアによる排土装置では、チャンバ内の掘削土砂を排出している過程で掘削土砂が重力により地下水と共に流れ出てしまうことがある。そして、こうした事態の発生によりスクリューコンベア内に水路（みずみち）が一旦できてしまうと、掘削土砂が地下水と共に流出する現象が持続してスクリューコンベアで排土量を調節することができなくなるため、チャンバ内の土圧を所定の値に保つことが不可能となって、切羽周辺の地山を土圧で支持することができなくなる。
【０００９】
また、特許文献１に記載のピンチバルブによる排土装置では、掘削土砂を排出するためにピンチバルブを開く必要があるため、その開き加減によっては、掘削土砂が地下水と共に重力で流れ出て排土通路に水路ができてしまうことがあり、こうした水路が排土通路に一旦できてしまうと、同様にして、チャンバ内の土圧を所定の値に保つことができなくなる。そのため、このピンチバルブによる排土装置は、ピンチバルブをかなり絞り気味にして使用する必要があり、しかも、専ら重力に依存して排土するため、排土効率の悪いものとなっていた。
【００１０】
一方、非特許文献１に記載の二つのピンチバルブによる排土装置では、二つのピンチバルブを交互に開いて掘削土砂を間歇的に排出するため、排土通路に水路ができてしまうという問題は生じないものの、掘削土砂を間歇的に排出することに起因してチャンバ内の土圧が変動するという問題が生じる。すなわち、チャンバ内の掘削土砂を二つのピンチバルブ間に間歇的に取り込んで、その取り込んだ掘削土砂を間歇的に排出することにより排土するため、二つのピンチバルブ間に取り込んだ掘削土砂を排出した後、上側のピンチバルブを開いてチャンバ内の掘削土砂を二つのピンチバルブ間に十分に取り込むまでの間は、チャンバ内の土圧が変動してその土圧を所定の値に保つことができない。そのため、この種の排土装置を用いた土圧式上向きシールド掘進機では、切羽周辺の地山を崩壊させることが多く、最悪の場合、地表を陥没させることがあった。また、この種の排土装置は、掘削土砂を専ら重力に依存して排出することに加え、間歇的に排出しなければならないため、排土効率の悪いものでもあった。以上のように、従来の技術は、チャンバ内の土圧を、切羽を支持するのに好適な値に保てなくなる危険性があり、また、特にピンチバルブを用いたものでは、排土効率の悪いという点でも問題があった。
【００１１】
本発明は、こうした問題を解決するために創作されたものであって、その技術課題は、チャンバ内の土圧を、切羽を支持するのに好適な所定の値に確実に保ちながら掘削土砂を従来の技術よりも効率良く排出することができる土圧式上向きシールド掘進機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のこうした技術課題は、
シールド本体上部にカッタが設置され、シールド本体をシールドジャッキで上向きに推進しつつカッタで切羽を掘削するとともにチャンバ内の掘削土砂を排土装置で下方に排出することにより、切羽周辺の地山を掘削土砂の土圧で支持しつつ上向きに掘進する土圧式上向きシールド掘進機において、
回転駆動装置により回転数を調節し得るように回転駆動されるロータと、このロータに放射状に突設した複数の羽根と、チャンバ内の掘削土砂の供給口及び排出口を有しロータの回転時に羽根と接する周壁面及び側壁面を内部に有するケーシングとを設けて、供給口から排出口に至るケーシング内の掘削土砂の搬送空間がロータの回転時に常時一つ以上の羽根により仕切られるように排土装置を構成したこと、
により達成される。
【００１３】
前述したように、土圧式上向きシールド掘進機では、排土装置による掘削土砂の排出方向が重力の方向であるため、特許文献１に記載のスクリューコンベアやピンチバルブによる排土装置を設けたものでは、チャンバ内の掘削土砂を排土装置により排出する過程で掘削土砂が地下水と共に重力で流れ出て排土装置内に一旦水路ができると、チャンバ内の土圧を所定の値に保つことができなくなる。また、後者のものにおいてピンチバルブを絞ってこうした問題を防ごうとすると、排土効率が悪くなる。一方、非特許文献１に記載の二つのピンチバルブによる排土装置を設けたものでは、チャンバ内の掘削土砂を二つのピンチバルブ間に間歇的に取り込んで排出するため、チャンバ内の土圧が変動してその土圧を所定の値に保つことができず、排土効率も悪い。これらの問題に対応して、本発明の土圧式上向きシールド掘進機では、ロータと羽根とケーシングとによる前記の排土装置を採用した。
【００１４】
こうした排土装置を採用すると、チャンバ内の掘削土砂は、排土時に、ケーシング内部の壁面と羽根とで区画された空間にケーシングの供給口から順次充填され、ロータの回転により搬送されてケーシングの排出口から排出されるが、その間、供給口から排出口に至るケーシング内の掘削土砂の搬送空間は、常に一つ以上の羽根で仕切られるので、ケーシングの供給口と排出口とが連通することはない。そのため、チャンバ内の掘削土砂が地下水と共にケーシングの供給口に流入しても、掘削土砂が地下水と共に重力で流れ出て排土装置内に水路ができるようなことはない。そして、掘削土砂は、重力に依存することなく、ロータを回転駆動装置で回転駆動することによりロータの回転数に見合った量で連続的に排出される。
【００１５】
したがって、本発明の土圧式上向きシールド掘進機では、ロータの回転数を掘進量に応じて適切に調節することにより、チャンバ内の土圧を、切羽を支持するのに好適な所定の値に確実に保ちながら掘削土砂を従来の技術よりも効率良く排出することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が実際上どのように具体化されるのかを示す具体化例を図１及び図２に基づいて説明することにより、本発明の実施の形態を明らかにする。図１は、本発明の具体化例に係る土圧式上向きシールド掘進機の縦断面図、図２は、本発明の他の具体化例に係る土圧式上向きシールド掘進機の縦断面図である。
【００１７】
これらの図において、１はシールド掘進機の胴体をなすシールド本体、２はカッタ７で掘削される地山の切羽、３はシールド本体１の周方向に複数個設置され既設のセグメント１４で反力を取りながらシールド本体１を推進するシールドジャッキ、４はシールド本体１の内部空間を機外から遮断する上壁面が漏斗状のバルクヘッド、５はこのバルクヘッド４とカッタ７との間に形成され掘削土砂を取り込んで充満させることにより切羽２を土圧で支持するチャンバ、６はバルクヘッド４の下壁に固定されカッタ７を回転駆動するカッタモータ、７はシールド本体１の上部に回転可能に設置され切羽２を掘削するカッタ、８はカッタ７の中間部を支持してカッタモータ６の回転をカッタ７に伝達する中間ビーム、９はバルクヘッド４の中間部に回転可能に設置してバルクヘッド４と共に漏斗状の上壁面を形成し中間ビーム８を取り付けるリング状の回転ディスク、１０はこの回転ディスク９を取り付けたリング状のブラケット、１１はバルクヘッド４に取り付けられブラケット１０を回転可能に支承する軸受、１２はブラケット１０の外周部に配設されたリング状の外歯歯車、１３はカッタモータ７の回転軸に固着され外歯歯車１２と噛み合うピニオンである。
【００１８】
カッタ７は、中央に配置したカッタボス７ａの周囲に複数のカッタスポーク７ｂを放射状に突設するとともにこれらのカッタスポーク７ｂに多数のカッタビット７ｃを固着することにより構成されている。このカッタ７は、複数の中間ビーム８で支持され、これらの中間ビーム８は、リング状の回転ディスク９に、その周方向に沿って等間隔で取り付けられている。カッタモータ６の回転は、ピニオン１３から外歯歯車１２に伝動されて減速され、この減速された回転は、ブラケット１０、回転ディスク９及び複数の中間ビーム８を通じてカッタ７に伝達される。
【００１９】
図１及び図２に示す各土圧式上向きシールド掘進機は、横向きの既設の地下坑（図示せず）から発進させてシールド本体１をシールドジャッキ３で上向きに推進しつつカッタ７で切羽２を掘削することにより地上に向けて掘進して縦穴を形成する。その場合、チャンバ５内の掘削土砂を、後に詳述する排土装置２０で下方に排出することにより、切羽２の周辺の地山をチャンバ５内の掘削土砂の土圧で支持する。チャンバ５内の掘削土砂には、土質の性状によってはベントナイト等の作泥材を混合撹拌して掘削土砂を泥土状に流動化させる。
【００２０】
１４はカッタ７で掘削された縦穴を覆工するためにその内周壁に沿うように既に環状に組み立てられている既設のセグメント、１５は漏斗状のバルクヘッド４の底部に設けられチャンバ５内の掘削土砂を排土装置２０の供給口２３ａに導く截頭円錐状の土砂導入路、１６は排土装置２０の排出口２３ｂに接続された排土管、１７はエレクタ（図示せず）が設置されるエレクタの設置空間、２０はチャンバ５内の掘削土砂による土圧を所定の値に保持しつつその掘削土砂を下方に排出するロータリフィーダによる排土装置、２１は水平方向の軸線を中心に回転駆動装置（図示せず）により回転数を調節し得るように回転駆動されるロータ、２２はこのロータ２１に放射状に突設し仕切り板としての働きをする羽根、２３はチャンバ５内の掘削土砂を供給するための供給口２３ａ及び同掘削土砂を排出するための排出口２３ｂを有するケーシングである。
【００２１】
既設のセグメント１４を組み立てる場合には、エレクタの設置空間１７に設置されたエレクタにより、セグメントピースを用いて横向きの既設の地下坑側から組み立てられ、地上側に積み上げられて行く。排土管１６は、排土装置２０の排出口２３ｂから排出された掘削土砂を横向きの既設の地下坑内まで運ぶ。この既設の地下坑内には、電動牽引車で牽引されてその地下坑内を往復する掘削土砂搬送用のトロッコ（図示せず）が配備されており、排土管１６で運ばれた掘削土砂は、このトロッコに移されて発進立坑まで搬送され、坑外に排出される。
【００２２】
発明が解決しようとする課題の項で述べたように、土圧式上向きシールド掘進機は、排土装置による掘削土砂の排出方向が重力の方向であるという特質をもつことから、特許文献１に記載のスクリューコンベアやピンチバルブによる排土装置を設けたものでは、チャンバ内の掘削土砂を排土装置により排出する過程で掘削土砂が地下水と共に重力で流れ出て排土装置内に一旦水路（みずみち）ができると、こうした現象が持続してチャンバ内の土圧を所定の値に保つことができなくなる。また、後者のピンチバルブを設けたものにおいてピンチバルブを絞ってこうした問題を防ごうとすると、排土効率が悪くなる。一方、非特許文献１に記載の二つのピンチバルブによる排土装置を設けたものでは、チャンバ内の掘削土砂を二つのピンチバルブ間に間歇的に取り込んで排出するため、チャンバ内の土圧が変動してその土圧を所定の値に保つことができず、排土効率も悪い。これらの問題に対応して、図１の土圧式上向きシールド掘進機では、土圧式シールド掘進機で通常使用されているスクリューコンベアによる排土装置を廃して、ロータ２１と羽根２２とケーシング２３とによる排土装置２０を採用するようにしており、この点に最大の特徴がある。
【００２３】
そこで、この排土装置２０やこれに関連する事項について更に言及する。ロータ２１には、ここに示す例では６枚の羽根を放射状に等間隔で突設している。また、ケーシング２３には、内面を加工したり内面に内張り部材を設けたりして、ロータ２１の回転時に羽根２２に密接する周壁面及び側壁面を内部に形成するとともに、上部及び下部に、それぞれチャンバ５内の掘削土砂の供給口２３ａ及び排出口２３ｂを形成している。その結果、ケーシング２３の内部は、供給口２３ａと連通して掘削土砂が供給される掘削土砂供給空間２３ｃと、供給口２３ａから排出口２３ｂに至る領域に位置し掘削土砂供給空間２３ｃ内の掘削土砂がロータ２１の回転により排出口２３ｂ側に搬送される掘削土砂搬送空間２３ｄと、排出口２３ｂと連通して掘削土砂搬送空間２３ｄ内の掘削土砂が排出される掘削土砂排出空間２３ｅと、掘削土砂搬送空間２３ｄと対向する側に位置し掘削土砂が未だ供給されていない掘削土砂未供給空間２３ｆとに、６枚の羽根２２により密に仕切られる。こうして仕切られた各空間２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆは、容積を等しくしている。
【００２４】
こうした構造を備えた排土装置２０においてロータ２１を回転駆動すると、土砂導入路１５からケーシング２３の供給口２３ａに供給されたチャンバ５内の掘削土砂は、羽根２２により一定量切り出されて掘削土砂供給空間２３ｃに充填される。この掘削土砂供給空間２３ｃは、ロータ２１の回転より掘削土砂搬送空間２３ｄから掘削土砂排出空間２３ｅへと移行して、掘削土砂は、ケーシング２３の排出口２３ｂから排土管１６内に排出され、ロータ２１の回転によりこうした過程が順次繰り返されて掘削土砂が連続的に排出される。その場合、ロータ２１の回転数を一定にすると、掘削土砂は、単位時間当たりの排出量が一定になるように、ロータ２１の回転数に応じた排出量で定量排出される。
【００２５】
この排土装置２０は、ロータ２１を時計回り方向及び反時計回り方向の何れの方向に回転駆動しても、こうした排土作用を奏する。また、掘削土砂供給空間２３ｃに充填された掘削土砂を、単に同空間２３ｃを移動することにより搬送するため、スクリューコンベアによる排土装置とは異なり、掘削土砂の排出量が粘性や粒土等の掘削土砂の性状により変動することはない。
【００２６】
こうした排土装置２０を採用した図１の土圧式上向きシールド掘進機では、ロータ２１を回転すると、チャンバ５内の掘削土砂は、ケーシング２３内部の壁面と羽根２２とで区画された空間に順次充填されて搬送され、排出されるが、その間、供給口２３ａから排出口２３ｂに至るケーシング２３内の掘削土砂搬送空間２３ｄは、常に何れかの羽根２２で仕切られているので、ケーシングの供給口２３ａと排出口２３ｂとが連通することはない。そのため、チャンバ５内の掘削土砂が地下水と共にケーシング２３の供給口２３ａに流入しても、掘削土砂が地下水と共に重力で流れ出て排土装置２０内に水路ができるようなことはない。そして、掘削土砂は、重力に依存することなく、ロータ２１を回転駆動装置で回転駆動することによりロータ２１の回転数に見合った量で連続的に排出される。
【００２７】
したがって、この土圧式上向きシールド掘進機では、ロータ２１の回転数を掘進量に応じて適切に調節することにより、チャンバ５内の土圧を、切羽２を支持するのに好適な所定の値に確実に保ちながら掘削土砂を従来の技術よりも効率良く排出することができる。その結果、切羽２の周辺の地山を崩壊させたり、地表を陥没させたりする事故を防止することができる。また、掘削土砂を連続的に排出して効率良く排出することができるので、縦穴築造の施工単価を従来の技術に対して大幅に低減することができる。
【００２８】
この土圧式上向きシールド掘進機では、特にロータリフィーダによる排土装置２０を採用したため、あらゆる性状の掘削土砂について支障なく排土機能を果たすことができて種々の土質の地山を幅広く施工することができる。また、掘削土砂の排出量が粘性や粒土等の掘削土砂の性状により変動することがないので、チャンバ５内の掘削土砂をロータ２１の回転数に見合った量で排出することができて、土質の変化の多い地山を掘削する場合でも、掘削土砂の排出量の調節を容易に行うことができてチャンバ５内の土圧の調整を円滑に行うことができる。排土装置２０は、構造が簡素で故障しにくいだけではなく、ロータ２１を正逆何れの方向に回転しても排土機能を果たすので、ロータ２１の回転方向を適宜変更して運転することにより、耐用年数を伸ばすことができる。
【００２９】
図１に示す例では、排土装置２０を構成する場合、ロータ２１に６枚の羽根を放射状に突設して、掘削土砂供給空間２３ｃと掘削土砂搬送空間２３ｄと掘削土砂排出空間２３ｅと掘削土砂未供給空間２３ｆが合計６個形成されるようにしているが、４枚の羽根を等間隔に突設してこれらの空間２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆが合計４個形成されるようにしてもよい。排土装置２０をこのように構成した場合でも、ケーシング２３内の掘削土砂搬送空間２３ｄがロータ２１の回転時に常に何れかの羽根２２により仕切られるため、ケーシングの供給口２３ａと排出口２３ｂとが連通することはない。したがって、排土装置２０は、要は、ロータ２１に複数枚の羽根を突設して、供給口２３ａから排出口２３ｂに至るケーシング２３内の掘削土砂の搬送空間がロータ２１の回転時に常時一つ以上の羽根２２により仕切られるように構成すればよい。
【００３０】
ところで、土圧式上向きシールド掘進機では、掘進する地山の土質の変化等により掘進速度を変えて掘進しなければならないことがある。そして、掘進速度を大きくしたときには排土装置２０の掘削土砂の排出量を多くし、掘進速度を小さくしたときにはその排出量を少なくするというように、掘進速度に応じて排土装置２０の掘削土砂の排出量を調節することにより、切羽２をチャンバ５内の掘削土砂の土圧で適切に支持することができるようにチャンバ５内の土圧を所定の値に保つことが必要である。
【００３１】
図１の土圧式上向きシールド掘進機は、こうした要求に応えるため、ロータ２１の回転数を回転駆動装置により可変制御できるようにしたことに加え、チャンバ５内の土圧を適切な値に保持できるようにするための図示しない制御機構を備えている。すなわち、チャンバ５内の掘削土砂の土圧を検出するための土圧計をバルクヘッド４に付設するとともに、この土圧計の検出値が設定した所定の数値範囲に納まるようにロータ２１の回転数を制御するロータ制御装置を付設している。このロータ制御装置は、例えば、切羽２を支持するのに好適な土圧の設定値の上限値及び加減値を記憶させたものとする。そして、土圧計の検出値がその設定値の上限値を上回ったときには、土圧計の検出値が土圧の設定値の範囲に納まるまでロータ２１の回転数を増加させ、土圧計の検出値が設定値の下限値を下回ったときには、土圧計の検出値が土圧の設定値の範囲に納まるまでロータ２１の回転数を減少させるように構成する。
【００３２】
この土圧式上向きシールド掘進機は、こうした制御機構を備えているので、掘進中に掘進速度を適宜変化させなければならないときでも、ロータ２１の回転数をロータ制御装置で制御することにより、切羽２をチャンバ５内の掘削土砂の土圧で適切に支持できるように、チャンバ５内の土圧を熟練を要しないで自動的に調整することができる。そして、排土装置２０は、掘削土砂を排出する場合に、従来のスクリューコンベアによる排土装置とは異なり、排出量が粘性等の掘削土砂の性状に影響されることなく、ロータ２１の回転数に応じた排出量で定量排出することができるので、この排土装置２０のロータ２１をこうした制御機構で制御することにより、チャンバ５内の土圧を所定の設定値に保つように迅速かつ的確に制御することが可能となる。
【００３３】
図２に示す土圧式上向きシールド掘進機は、以上述べた土圧式上向きシールド掘進機における排土装置２０を、ベーンポンプ等のロータリーポンプによる排土装置３０で代替したものである。このロータリーポンプによる排土装置３０は、「水平方向の軸線を中心に回転駆動装置により回転数を調節し得るように回転駆動されるロータと、このロータに放射状に突設した複数の羽根と、チャンバ内の掘削土砂の供給口及び排出口を有しロータの回転時に羽根と接する周壁面及び側壁面を内部に有するケーシングとを設けて、供給口から排出口に至るケーシング内の掘削土砂の搬送空間がロータの回転時に常時一つ以上の羽根により仕切られるように構成している」点では、排土装置２０と構造上共通している。
【００３４】
この排土装置３０が前述の排土装置２０に対してこうした共通点を有することから、この図２の土圧式上向きシールド掘進機も、図１のシールド掘進機と同様の作用効果を奏する。排土装置３０が前述の排土装置２０と異なる点は、モータによる回転駆動装置３１でロータを回転駆動することにより、チャンバ５内の掘削土砂を、ケーシング内部の壁面と羽根とで区画された空間に順次充填して搬送する過程で加圧するようにした点であり、それゆえ、排土管１６には、掘削土砂の流動体が加圧された状態で排出される。
【００３５】
こうした排土装置３０を採用すると、掘削土砂を、この排土装置３０で圧送排土することにより横向きの既設の地下坑内を排土管１６で水平輸送して、ロータリーポンプの能力分だけ、発進立坑により近い位置まで迅速に運ぶことが可能となる。しかも、このように発進立坑により近い位置まで掘削土砂を排土管１６で輸送できるので、この排土管１６で運ばれた掘削土砂を発進立坑まで搬送するための掘削土砂搬送用のトロッコの往復時間を短縮することもでき、これらの点が相俟って排土作業の作業効率を著しく向上することができる。なお、前述の排土装置２０が多様な性状の掘削土砂を搬送し排出することができるのに対し、この排土装置３０は、ある程度流動化した掘削土砂しか搬送し排出することができないので、この排土装置３０を採用するときには、必要に応じて掘削土砂に作泥材等を添加して掘削土砂を流動化させる必要がある。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の土圧式上向きシールド掘進機は、課題を解決するための手段の項に示した手段を採用しているので、チャンバ内の土圧を、切羽を支持するのに好適な所定の値に確実に保ちながら掘削土砂を従来の技術よりも効率良く排出することができる。その結果、切羽の周辺の地山を崩壊させたり、地表を陥没させたりする事故を防止することができる。また、掘削土砂を連続的に排出して効率良く排出することができるので、縦穴築造の施工単価を従来の技術に対して大幅に低減することができる。
【００３７】
本発明の土圧式上向きシールド掘進機を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項２に記載のように具体化すれば、あらゆる性状の掘削土砂について支障なく排土機能を果たすことができるため、種々の土質の地山を幅広く施工することができる。また、掘削土砂の排出量が粘性や粒土等の掘削土砂の性状により変動することがないので、チャンバ内の掘削土砂をロータの回転数に見合った量で排出することができて、土質の変化の多い地山を掘削する場合でも、掘削土砂の排出量の調節を容易に行うことができてチャンバ内の土圧の調整を円滑に行うことができる。排土装置は、ロータリフィーダを用いて構成したので、構造が簡素で故障しにくいだけではなく、ロータを正逆何れの方向に回転しても排土機能を果たすので、ロータの回転方向を適宜変更して運転することにより、耐用年数を伸ばすことができる。
【００３８】
本発明の土圧式上向きシールド掘進機を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項３に記載のように具体化すれば、掘削土砂を排土装置で圧送排土して、ロータリーポンプの能力分だけ、横向きの既設の地下坑内の発進立坑により近い位置まで排土管で迅速に運ぶことが可能となり、しかも、そのため、掘削土砂搬送用のトロッコの往復時間を短縮することもできるので、排土作業の作業効率を著しく向上することができる。本発明及びこれら請求項２や請求項３に係る土圧式上向きシールド掘進機を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項４に記載のように具体化すれば、掘進中に掘進速度を適宜変化させなければならないときでも、ロータの回転数をロータ制御装置で制御することにより、切羽をチャンバ内の掘削土砂の土圧で適切に支持できるように、チャンバ内の土圧を熟練を要しないで自動的に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体化例に係る土圧式上向きシールド掘進機の縦断面図である。
【図２】本発明の他の具体化例に係る土圧式上向きシールド掘進機の縦断面図である。
【符号の説明】
１    シールド本体
２    切羽
３    シールドジャッキ
４  バルクヘッド
５    チャンバ
６    カッタモータ
７    カッタ
１４    既設のセグメント
１５    土砂導入路
１６    排土管
２０    排土装置
２１    ロータ
２２    羽根
２３    ケーシング
２３ａ  供給口
２３ｂ  排出口
２３ｃ  掘削土砂供給空間
２３ｄ  掘削土砂搬送空間
２３ｅ  掘削土砂排出空間
２３ｆ  掘削土砂未供給空間
３０    排土装置
３１    回転駆動装置
【図１】
2004197532.tif 000003
【図２】
2004197532.tif 000004