JP4471142B2

JP4471142B2 - Underwater shield

Info

Publication number: JP4471142B2
Application number: JP2001193403A
Authority: JP
Inventors: 広幸伊藤; 隆中根
Original assignee: ジャパントンネルシステムズ株式会社
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: JP2003003503A

Description

【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[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a bottom shield for building a tunnel in the bottom.
[0002]
[Prior art]
The shield machine digs through the ground by the rotation of the cutter at its tip and the propulsive force of the shield jack.
[0003]
By the way, when constructing a tunnel on the bottom of the sea, riverbed, etc., the entire shield excavator has been buried on the bottom of the water. It was supposed to be excavated and excavated.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described shield machine, the water bottom or a place close to the water bottom is dug. is there. As described above, once a water channel is formed in the opening of the screw conveyor, water is sucked in from the screw conveyor, and there is a problem in that the water is blown into the shield machine and the excavation cannot be performed.
[0005]
Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a bottom shield that does not cause water to blow into the shield.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, according to the present invention, in a bottom shield for constructing a tunnel at the bottom of the water, the rear side is inclined upward to scrape the front earth and sand to the bottom of the water on both sides in the width direction below the tip of the shield frame. A wedge-shaped scraping section is provided, the upper side is located in the water, and the lower side is buried in the bottom sediment and digs while pushing the bottom sediment.
[0007]
According to the above configuration, the upper side is located in the water, the lower side is buried in the bottom sediment, and the front bottom sediment is dug while pushing away to the bottom surface on both sides in the width direction of the shield frame at the scraping part. It is not necessary to take earth and sand inside. Accordingly, the bottom sediment cannot be taken in excessively and no water can be drawn, so that water does not enter the shield and water does not blow up.
[0008]
And what provided the cutter for stirring water bottom earth and sand in the said scraping part is preferable.
[0009]
Moreover, it is preferable to form a bottom sediment intake in the scraping section, and to connect a soil removal device that takes the sediment into the sediment intake and discharges it from the side surface of the shield frame onto the bottom surface.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0011]
FIG. 1 is a sectional view showing a preferred embodiment of a bottom shield according to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a preferred embodiment of the bottom shield according to the present invention, and FIG. 3 is a bottom view according to the present invention. It is the front view which showed suitable embodiment of the shield.
[0012]
First, the configuration of the bottom shield according to the present embodiment will be described.
[0013]
Such a bottom shield 1 is for constructing a tunnel in the bottom of the water. As shown in the drawing, the earth and sand 3 on the front side is placed on both sides in the width direction on the lower side (lower half in the present embodiment) of the tip of the shield frame 2. A wedge-shaped scraping portion 4 whose rear side is inclined upward is provided for scraping, and the upper side (the upper half in the present embodiment) is located in the water, and the lower side (the lower half in the present embodiment) is the bottom sediment. It is buried in 3 and digging while pushing away the bottom sediment 3.
[0014]
The scraping portion 4 is configured such that the lower half of the bulkhead 5 at the tip of the shield frame 2 is formed in a wedge shape in which the lower portion protrudes forward and the central portion in the width direction becomes a ridgeline. The scraping portion 4 is formed up to an intermediate portion in the height direction of the shield frame 2. The upper half of the bulkhead 5 that is the upper portion of the scraping portion 4 is formed in a wedge shape that is vertical and has a central portion in the width direction as a ridgeline.
[0015]
In the present embodiment, the scraping unit 4 is provided with a cutter 6 for stirring the bottom sediment 3. The cutter 6 has a general shape. In the present embodiment, a swing type spoke cutter is used.
[0016]
The cutter 6 has a cutter rotating shaft 7 provided through the bulkhead 5. A cutter spoke 8 extending in the radial direction is provided at the tip of the cutter rotating shaft 7. A motor 9 for rotating the cutter rotation shaft 7 is provided at the rear portion of the cutter rotation shaft 7. Two cutters 6 are provided adjacent to the left and right in the width direction, and are arranged so that the rotation tracks of the cutter spokes 8 wrap around each other. Each cutter 6 swings by a predetermined angle synchronously (indicated by a broken line in FIG. 3) so that the respective cutter spokes 8 do not interfere with each other.
[0017]
The shape of the cutter 6 is not limited to the above shape, and may be other shapes such as a rotary cutter.
[0018]
An intake 11 for the bottom sediment 3 is formed in the scraping portion 4 at the lower part of the cutter 6. The earth and sand intake 11 is connected to a soil discharging device 14 that once takes the bottom sediment 3 into the bottom shield 1 and discharges it from the side surface of the shield frame 2 onto the bottom surface 12.
[0019]
The earth discharging device 14 includes a twin screw 15 connected to the earth and sand intake port 11 and a pipe 17 for earth discharging connected from the twin screw 15 to an earth and sand outlet 16 formed on the side surface of the shield frame 2. . The twin screw 15 has a water-stopping function and a pump function, and sends out the bottom sediment 3 taken in from the earth-and-sand intake 11 to the soil discharge pipe 17. The earth and sand intake port 11 and the twin screw 15 are provided for each cutter 6. The earth and sand discharge ports 16 are formed on both the left and right side surfaces of the shield frame 2, and the bottom sediment 3 taken in by each twin screw 15 is uniformly discharged onto the left and right bottom surfaces 12 of the bottom shield 1. The disturbance of the water bottom surface 12 is reduced.
[0020]
In FIG. 1, 18 is a shield jack for propelling the bottom shield 1 and 19 is a segment. The shield jacks 18 are arranged extending in the axial direction, and a plurality of shield jacks 18 are provided on the inner peripheral surface of the shield frame 2 at a predetermined pitch in the circumferential direction.
[0021]
Next, the operation of the bottom shield 1 according to the above configuration will be described.
[0022]
The bottom shield 1 has its upper half located in the water and its lower half buried in the bottom soil and dug.
[0023]
When the bottom sediment 3 is relatively soft, the earth removal device 14 is not operated, and the bottom shield 1 is propelled by the shield jack 18 while stirring the bottom sediment 3 in front of the bottom shield 1 with the cutter 6. . At this time, the submarine earth and sand 3 is guided to the left and right upward along the scraping portion 4 so as to scrape snow into the Russell vehicle, and is pushed to the left and right bottom surfaces 12 of the shield frame 2.
[0024]
As described above, the upper half of the bottom shield 1 is located in the water and the lower half is buried in the bottom sediment, and the bottom sediment 3 in front of the bottom shield 1 is pushed away to the left and right sides of the shield frame by the scraping portion 4. Therefore, it is not necessary to take earth and sand into the bottom shield 1. Accordingly, the bottom sediment cannot be taken in excessively and no water can be drawn, so that water does not enter the shield and water does not blow up.
[0025]
On the other hand, when the bottom sediment 3 is relatively hard and the agitated sediment becomes resistance to propulsion of the bottom shield 1, excavation is performed while the soil removal device 14 is operated. At this time, a part of the agitated bottom sediment 3 is taken in by the twin screw 15 from the sediment intake 11 and discharged from the sediment outlet 16 onto the left and right bottom surfaces 12 of the shield frame 2. As a result, the bottom sediment 3 on the front surface of the bulkhead 2 is reduced, and the remaining bottom sediment 3 is smoothly pushed to the left and right bottom surfaces 12 of the shield frame 2 through the scraping portion 4 as appropriate.
[0026]
In this case, although the bottom sediment 3 is once taken into the bottom shield 1, it passes through a screw (in this embodiment, a twin screw) 15 having water-stopping properties and a soil discharge pipe 17 from the sediment discharge port 16 to the outside. Since it is discharged, even if there is a water channel connected to the earth and sand intake 11, water is discharged together with the bottom sediment 3 to the outside of the machine, so that water does not enter the machine and water does not blow up. .
[0027]
Moreover, since the taken-in bottom sediment 3 is discharged on the left and right bottom surfaces 12 of the shield frame 2, the bottom surface 12 that has become uneven due to the excavation can be returned to a smooth state. Since no excavated sediment is generated as waste, it is advantageous in terms of cost.
[0028]
In addition, although the bottom shield 1 of the said embodiment is equipped with the cutter 6 and the earth removal apparatus 14, even if it is the bottom shield 1 which does not provide the cutter 6 and the earth removal apparatus 14 depending on the state of the bottom earth sand 3 Good.
[0029]
In the above embodiment, the scraping portion 4 is formed up to the center in the height direction of the bulkhead 5, but it may be formed further up. According to this, the submarine earth and sand 3 covers the vicinity of the upper end of the assembled segment 19, which is effective against the force of the tunnel trying to lift up.
[0030]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, there is an excellent effect that water does not enter the shield and water does not blow up.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of a bottom shield according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a preferred embodiment of a bottom shield according to the present invention.
FIG. 3 is a front view showing a preferred embodiment of a water bottom shield according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water bottom shield 2 Shield frame 3 (Water bottom) Earth and sand 4 Scraping part 6 Cutter 11 (Earth and sand) Intake port 12 Water bottom 14 Earth removal device

Claims

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。In the bottom shield that builds a tunnel on the bottom of the water, a wedge-shaped scraping section with the rear sloped upward is provided below the tip of the shield frame to scrape the soil on the front to the bottom of the water on both sides in the width direction. A bottom shield that is located at the bottom and is buried in the bottom sediment and digs while pushing away the bottom sediment.

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。The bottom shield according to claim 1, wherein a cutter for stirring the bottom sediment is provided in the scraping portion.

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。3. The bottom of the earth and sand is formed in the scraping section, and the earth removing device for connecting the earth and sand to the earth and sand intake and discharging it from the side of the shield frame onto the bottom of the water is connected. Underwater shield.