(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底にトンネルを建造する水底シールドにおいて、シールドフレームの先端の下側に前面の土砂を幅方向両側の水底面へ掻き分けるべく後方が上側に傾斜したくさび状の掻き分け部を備え、上側が水内に位置し、下側が水底土砂内に埋没して水底土砂を押し退けながら掘進することを特徴とする水底シールド。
【請求項２】
上記掻き分け部に、水底土砂を撹拌するためのカッタを設けた請求項１記載の水底シールド。
【請求項３】
上記掻き分け部に水底土砂の取込口を形成し、この土砂取込口に土砂を取り込んでシールドフレームの側面から水底面上に排出する排土装置を接続した請求項１または２いずれかに記載の水底シールド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、水底にトンネルを建造する水底シールドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機は、その先端のカッタの回転と、シールドジャッキによる推進力によって、地中を掘進するようになっている。
【０００３】
ところで、海底や川底等の水底にトンネルを建造する場合、従来は水底面にシールド掘進機全体が埋没しており、カッタで水底土砂を掘削しながらその水底土砂をスクリュコンベヤによりシールドフレーム内に取り込んで排出して、掘進を行うようになっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のシールド掘進機では、水底や水底に近い場所を掘進するため、水底土砂を過剰に取り込んだ場合に、水底面からシールド掘進機前端のスクリュコンベヤの開口部に繋がる水みちができることがある。このようにスクリュコンベヤの開口部に水みちが一旦できると、スクリュコンベヤから水が吸い込まれて、シールド掘進機内への水の吹き上げが発生して掘進ができなくなってしまうといった問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、シールド内部への水の吹き上げが発生しない水底シールドを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、水底にトンネルを建造する水底シールドにおいて、シールドフレームの先端の下側に前面の土砂を幅方向両側の水底面へ掻き分けるべく後方が上側に傾斜したくさび状の掻き分け部を備え、上側が水内に位置し、下側が水底土砂内に埋没して水底土砂を押し退けながら掘進するものである。
【０００７】
上記構成によれば、上側が水内に位置し、下側が水底土砂内に埋没して、その前方の水底土砂を掻き分け部でシールドフレームの幅方向両側の水底面へ押し退けながら掘進するので、シールド内に土砂を取り込まなくてよい。従って、水底土砂を過剰に取り込むことがなく、水みちもできないので、シールド内に水が浸入することはなく、水の吹き上げも発生しない。
【０００８】
そして、上記掻き分け部に、水底土砂を撹拌するためのカッタを設けたものが好ましい。
【０００９】
また、上記掻き分け部に水底土砂の取込口を形成し、この土砂取込口に土砂を取り込んでシールドフレームの側面から水底面上に排出する排土装置を接続したものが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１は本発明に係る水底シールドの好適な実施の形態を示した断面図、図２は本発明に係る水底シールドの好適な実施の形態を示した平面図、図３は本発明に係る水底シールドの好適な実施の形態を示した正面図である。
【００１２】
まず、本実施の形態に係る水底シールドの構成を説明する。
【００１３】
係る水底シールド１は、水底にトンネルを建造するものであって、図示するように、シールドフレーム２の先端の下側（本実施の形態では下側半分）に前面の土砂３を幅方向両側へ掻き分けるべく後方が上側に傾斜したくさび状の掻き分け部４を設け、上側（本実施の形態では上側半分）が水内に位置し、下側（本実施の形態では下側半分）が水底土砂３内に埋没して水底土砂３を押し退けながら掘進することを特徴としている。
【００１４】
掻き分け部４は、シールドフレーム２の先端のバルクヘッド５の下側半分を、その下部が前方に突出して傾斜すると共に、幅方向中央部が稜線となるくさび状に形成して構成されている。掻き分け部４はシールドフレーム２の高さ方向中間部まで形成されている。掻き分け部４の上部となるバルクヘッド５の上側半分は、垂直で且つ幅方向中央部が稜線となるくさび状に形成されている。
【００１５】
本実施の形態では、掻き分け部４に、水底土砂３を撹拌するカッタ６が設けられている。カッタ６は、一般的な形状のものが用いられる。本実施の形態では、揺動式のスポーク型カッタが用いられている。
【００１６】
カッタ６は、バルクヘッド５を貫通して設けられたカッタ回転軸７を有している。カッタ回転軸７の先端には、その径方向に延びるカッタスポーク８が設けられている。カッタ回転軸７の後部には、カッタ回転軸７を回転させるためのモータ９が設けられている。カッタ６は、幅方向左右に隣接して２機設けられており、カッタスポーク８の回転軌道が互いにラップするように配置されている。各カッタ６はそれぞれのカッタスポーク８が干渉しないように、同期して所定角度揺動する（図３中、破線にて示す）ようになっている。
【００１７】
なお、カッタ６の形状は、上記形状に限られるものではなく、回転式のカッタ等、他の形状であってもよい。
【００１８】
カッタ６の下部の掻き分け部４には、水底土砂３の取込口１１が形成されている。この土砂取込口１１には、水底土砂３を水底シールド１内に一旦取り込んで、シールドフレーム２の側面から水底面１２上に排出する排土装置１４が接続されている。
【００１９】
排土装置１４は、土砂取込口１１に接続されるツインスクリュ１５と、このツインスクリュ１５からシールドフレーム２の側面に形成された土砂排出口１６に繋がる排土用配管１７とを備えている。ツインスクリュ１５は、止水性とポンプ機能とを備えており、土砂取込口１１から取り込んだ水底土砂３を排土用配管１７に送り出すようになっている。土砂取込口１１及びツインスクリュ１５は、各カッタ６ごとに設けられている。土砂排出口１６は、シールドフレーム２の左右両側面に形成されており、各ツインスクリュ１５にて取り込まれた水底土砂３を、水底シールド１の左右の水底面１２上に均等に排出して、水底面１２の乱れを低減するようになっている。
【００２０】
なお、図１中、１８は、水底シールド１を推進させるためのシールドジャッキ、１９は、セグメントをそれぞれ示す。シールドジャッキ１８は、軸方向に延びて配置され、シールドフレーム２の内周面に周方向に所定ピッチで、複数設けられている。
【００２１】
次に、上記構成に係る水底シールド１の作用を説明する。
【００２２】
水底シールド１は、その上側半分が水内に位置し、下側半分が水底土砂内に埋没して掘進する。
【００２３】
水底土砂３が比較的軟弱な場合には、排土装置１４は作動させずに、カッタ６で、水底シールド１の前面の水底土砂３を撹拌しながら、シールドジャッキ１８で水底シールド１を推進させる。このとき、水底土砂３は、ラッセル車に雪が掻き分けられるように、掻き分け部４に沿って、左右上方に案内され、シールドフレーム２の左右の水底面１２へと押し流される。
【００２４】
以上のように、水底シールド１の上側半分が水内に位置し、下側半分が水底土砂内に埋没して、その前方の水底土砂３を掻き分け部４でシールドフレームの左右両側へ押し退けながら掘進するので、水底シールド１内に土砂を取り込まなくてよい。従って、水底土砂を過剰に取り込むことがなく、水みちもできないので、シールド内に水が浸入することはなく、水の吹き上げも発生しない。
【００２５】
一方、水底土砂３が比較的硬く、撹拌された土砂が水底シールド１の推進の抵抗となる場合には、排土装置１４を作動させながら、掘進を行う。このとき、撹拌された水底土砂３の一部は、土砂取込口１１からツインスクリュ１５にて取り込まれ、土砂排出口１６からシールドフレーム２の左右の水底面１２上に排出される。これによって、バルクヘッド２の前面の水底土砂３が減少して、残りの水底土砂３が、掻き分け部４を介して、スムーズにシールドフレーム２の左右の水底面１２へと適宜押し流される。
【００２６】
この場合、水底土砂３は、水底シールド１内に一旦取り込まれるが、止水性を備えたスクリュ（本実施の形態ではツインスクリュ）１５及び排土用配管１７を通して、土砂排出口１６から機外に排出されるので、土砂取込口１１に繋がる水みちができても、水が水底土砂３と共に、機外に排出されるので、機内へ水が浸入することはなく、水の吹き上げも発生しない。
【００２７】
また、取り込んだ水底土砂３は、シールドフレーム２の左右の水底面１２上に排土されるので、掘進により凸凹になった水底面１２を平滑な状態に戻す役目を果たすこともできると共に、産業廃棄物となる掘削土砂が発生しないので、コスト的にも有利になる。
【００２８】
なお、上記実施の形態の水底シールド１は、カッタ６や排土装置１４を備えているが、水底土砂３の状態によっては、カッタ６や排土装置１４を設けない水底シールド１であってもよい。
【００２９】
また、上記実施の形態では、掻き分け部４はバルクヘッド５の高さ方向中央まで形成されているが、もっと上方まで形成するようにしてもよい。これによれば、水底土砂３が、組み立てられたセグメント１９の上端近傍まで被さることとなり、トンネルが浮き上がろうとする力に対して有効となる。
【００３０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、シールド内に水が浸入することはなく、水の吹き上げも発生しないといった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水底シールドの好適な実施の形態を示した断面図である。
【図２】本発明に係る水底シールドの好適な実施の形態を示した平面図である。
【図３】本発明に係る水底シールドの好適な実施の形態を示した正面図である。
【符号の説明】
１  水底シールド
２  シールドフレーム
３  （水底）土砂
４  掻き分け部
６  カッタ
１１  （土砂）取込口
１２  水底面
１４  排土装置
【図１】
0004471142.tif 000002
【図２】
0004471142.tif 000003
【図３】
0004471142.tif 000004