(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山に形成された１対のガイド孔の一方に地山外部から繰り出され、ガイド孔間の地山を横切り他方のガイド孔を通って地山外部に引き戻される無端状のワイヤソー等の可撓性切削具により地山を溝状に切削するための地山切削装置であって、
全体として直方体状をなす機枠と、
この機枠の内方に設けられ、水平方向の軸を有し、機枠の長手方向に沿って往復移動する主プーリと、
前記機枠の長手方向に沿った側面に、互いに間隔を置きかつ長手方向に沿った２つの列をなすように設けられ、前記主プーリの軸と平行な水平方向の軸を有する多数の調整プーリと、
前記主プーリ及び及び前記調整プーリに巻き掛けられた前記可撓性切削具とを備え、
前記各調整プーリは前記可撓性切削具を複数段に巻き掛け可能となっていることを特徴とする地山切削装置。
【請求項２】
請求項１記載の地山切削装置において、
前記主プーリ近くの前記可撓性切削具の繰り出し側部分及び引き戻し側部分にそれぞれ設けられた２つの押圧プーリと、
これら押圧プーリを前記繰り出し側部分及び引き戻し側部分が互いに接近するように付勢する付勢部材とを有する、可撓性切削具のすべり防止装置を備えたことを特徴とする地山切削装置。
【請求項３】
請求項１記載の地山切削装置において、
前記可撓性切削具の前記主プーリへの引き戻し側部分に設けられ、該可撓性切削具を昇降させるための方向変換プーリと、
前記可撓性切削具の上昇部分又は下降部分の一方が挿入される洗浄筒と、
この洗浄筒の上部に設けられ、筒体内部に洗浄水を供給する給水管とを有する、可撓性切削具の洗浄装置を備えたことを特徴とする地山切削装置。
【請求項４】
請求項３記載の地山切削装置において、
前記洗浄筒は、サイクロン部を有していることを特徴とする地山切削装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の地山切削装置において、
前記洗浄装置は、前記洗浄筒の下方にタンクを有し、このタンクは洗浄水流によって洗い流された土砂を受け入れる泥水室と、前記洗浄筒に洗浄水を供給するための洗浄水室とに仕切られ、前記泥水室の上澄水が洗浄水室にオーバーフロー可能となっていることを特徴とする請求項２記載の地山切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地山切削装置に関し、より詳細には、例えば鉄道線路や道路などの車両走行路の下方の地盤に該走行路を横断するトンネルを構築するに際し、地山を防護する防護プレートを挿入するために該地山を溝状に切削する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道線路や道路などの車両走行路の下方の地盤に該走行路を横断するトンネル（地下構造物）を構築するに際し、予め防護プレートを地山に挿入して防護する工法が採用されている。
【０００３】
この防護工法の１つとして、先にこの出願人は、地山をワイヤソーなどの可撓性切削具で水平方向に切削しながら、その切削部に防護プレート（鋼板）を挿入する工法を提案した（例えば特許文献１参照）。この工法は、地山の変状ひいては鉄道線路の場合は軌道変状を防止することができる極めて有効な工法である。
【０００４】
以下、この工法の概要を従来例である図１０（特許文献１に示された図１）を参照して説明する。鉄道線路や道路などの走行路１を挟む両側には発進立坑２及び到達立坑３が築造されている。これら発進立坑２及び到達立坑３間の地山内には、防護鋼板（防護プレート）４の幅寸法に対応した間隔を置いてガイド孔を形成する１対のガイド管５ａ，５ｂが挿入されている。これらのガイド管５ａ，５ｂとしては、塩化ビニルなどの合成樹脂管が用いられる。
【０００５】
各ガイド管５ａ，５ｂの内部には管軸方向に移動自在に切削用プーリの支持機構６ａ，６ｂと、防護鋼板４のクランプ機構７ａ，７ｂとがそれぞれ収容されている。到達立坑３の外部及び内部にはワイヤソー８を循環走行させる主プーリ１０、ワイヤソー８のガイド管５ａ，５ｂ内への繰り出し長さを調整する調整プーリ９、ワイヤソー８の方向転換のための方向転換プーリ１１が設置されている。
【０００６】
これらの主プーリ１０や調整プーリ９及び方向転換プーリ１１に巻き掛けられたワイヤソー８は、一方のガイド管５ａ内に繰り出され，ガイド管５ａ，５ｂ間の地山を横切るように支持機構６ａ，６ｂの切削用プーリに巻き掛けられたうえ、他方のガイド管５ｂを通って地山外部に引き出されている。この無端状のワイヤソー８はワイヤに適宜間隔を置いて多数のダイヤモンドビットを取り付けてなる周知のもので、鉄筋コンクリートを切断する際の切断具として知られている。ワイヤソーに代えてチェーンソーを使用することもできる。
【０００７】
到達立坑３には反力壁１２から反力を得て作動する牽引ジャッキ１３が設置されている。この牽引ジャッキ１３に把持されるＰＣ鋼棒（引張材）１４は各ガイド管５ａ，５ｂの内部を通ってクランプ機構７ａ，７ｂに連結されている。以上のような装置構成により、主プーリ１０を回転させながら、これを到達立坑３から離間する方向に所定距離移動させ、ワイヤソー８に張力を与えてガイド管５ａ，５ｂ間の地山を溝状に切削する。同時に牽引ジャッキ１３によりＰＣ鋼棒を牽引し、切削溝に防護鋼板４を挿入する。
【０００８】
しかしながら、上記工法は発進立坑２での切削開始から切削が進行するにつれて、地山を切削するために必要な地山内部のワイヤソー８の長さが短くなる。言い換えれば、切削が進行するにつれて地山外部に引き出されるワイヤソー８の長さ（余長）が長くなる。このワイヤソー８の余長分を収納するために複数の調整プーリ９を設置しているのであるが、主プーリ１０の駆動装置等、各部材の配置関係から収納可能なワイヤソーの余長長さには限度があった。このため、従来は１５ｍ程度の施工区間にしか適用できず、それ以上の長さの施工区間に適用するのは困難であった。
【０００９】
また、従来の装置では、主プーリ１０を含む駆動部全体を移動させ、ワイヤソー８を引っ張ることによりワイヤソーに張力を与え、そのすべり防止を図っていた。しかしながら、この方法では地盤切削にともなうワイヤソーの緩み、あるいは過度の緊張に完全に対応することができなかった。
【００１０】
さらに、地盤切削にともないワイヤソーには切削土砂が付着するが、この切削土砂を除去するために、従来は支持機構６ａ，６ｂに支持された切削用ガイドプーリに注水し、ワイヤソーの洗浄を行っていた。しかしながら、ワイヤソーに付着した過剰水により土砂を必要以上に切削することになり、直後に挿入される防護鋼板にたわみが発生する原因となっていた。また、ワイヤソー８の引き戻し側のガイド管５ｂ内に切削土砂が堆積し、高圧洗浄機などにより洗い流す必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−３３２７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、ワイヤソー等の可撓性切削具の収納量を増大させることができ、これにより地山切削の施工区間を大幅に延長することが可能な地山切削装置を提供することにある。
【００１３】
この発明の別の目的は、可撓性切削具に加える張力を調整することが可能な地山切削装置を提供することにある。
この発明のさらに別の目的は、地山切削直後に挿入される防護プレートにたわみを生じさせることがなく、可撓性切削具のガイド孔の洗浄も不要となる地山切削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、地山に形成された１対のガイド孔の一方に地山外部から繰り出され、ガイド孔間の地山を横切り他方のガイド孔を通って地山外部に引き戻される無端状のワイヤソー等の可撓性切削具により地山を溝状に切削するための地山切削装置であって、
全体として直方体状をなす機枠と、
この機枠の内方に設けられ、水平方向の軸を有し、機枠の長手方向に沿って往復移動する主プーリと、
前記機枠の長手方向に沿った側面に、互いに間隔を置きかつ長手方向に沿った２つの列をなすように設けられ、前記主プーリの軸と平行な水平方向の軸を有する多数の調整プーリと、
前記主プーリ及び及び前記調整プーリに巻き掛けられた前記可撓性切削具とを備え、
前記各調整プーリは前記可撓性切削具を複数段に巻き掛け可能となっていることを特徴とする地山切削装置にある。
にある。
【００１５】
上記地山切削装置において、
前記主プーリ近くの前記可撓性切削具の繰り出し側部分及び引き戻し側部分にそれぞれ設けられた２つの押圧プーリと、
これら押圧プーリを前記繰り出し側部分及び引き戻し側部分が互いに接近するように付勢する付勢部材とを有する、可撓性切削具のすべり防止装置を備えた構成を採用することができる。
【００１６】
また、上記地山切削装置において、
前記可撓性切削具の前記主プーリへの引き戻し側部分に設けられ、該可撓性切削具を昇降させるための方向変換プーリと、
前記可撓性切削具の上昇部分又は下降部分の一方が挿入される洗浄筒と、
この洗浄筒の上部に設けられ、筒体内部に洗浄水を供給する給水管とを有する、可撓性切削具の洗浄装置を備えた構成を採用することができる。
【００１７】
この場合、前記洗浄筒は、サイクロン部を有している構成を採用することができる。また前記洗浄装置は、前記洗浄筒の下方にタンクを有し、このタンクは洗浄水流によって洗い流された土砂を受け入れる泥水室と、前記洗浄筒に洗浄水を供給するための洗浄水室とに仕切られ、前記泥水室の上澄水が洗浄水室にオーバーフロー可能となっている構成を採用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、機枠に２列に配列した調整プーリの各々が可撓性切削具を複数段に巻き掛け可能となっているので、地山切削が進行するにつれて可撓性切削具の余長が増加しても、その余長分を収納することができる。したがって、地山切削の施工区間を大幅に延長することができる。
【００１９】
また、この発明によれば、主プーリの近くで可撓性切削具の繰り出し側部分及び引き戻し側部分を、付勢部材の付勢力によって互いに接近するように押圧する押圧プーリを設けたので、地山切削中に可撓性切削具に過度な力が加わった場合、あるいは可撓性切削具が緩んだ場合には、押圧プーリーが可撓性切削具の張力を調整し、可撓性切削具には常時所定の張力が作用することになる。したがって、可撓性切削具のすべりを防止することができ、地山切削中のトラブルを回避することができる。
【００２０】
また、この発明によれば、可撓性切削具の主プーリへの引き戻し側部分に、その上昇部分又は下降部分が挿入される洗浄筒を有する洗浄装置を設けたので、可撓性切削具はそのの循環走行中、この洗浄装置により常時洗浄され、主プーリには洗浄水が付着していない可撓性切削具が戻されることになる。したがって、地山の切削効率を低下させることがなく、また従来のように送り側ガイド管内の先端プーリ部で洗浄水を噴射することが不要となるので、地山切削直後に挿入される防護プレートにたわみを生じさせることがなく、可撓性切削具のガイド孔の洗浄も不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明による地山切削装置の実施形態を示す平面図である。
【図２】同実施形態の正面図である。
【図３】同実施形態の側面図である。
【図４】洗浄装置を示す正面図である。
【図５】主プーリの移動機構を示す正面図である。
【図６】同移動機構の側面図である。
【図７】地山切削装置の設置態様を示し、横置きとした場合の平面図である。
【図８】地山切削装置を縦置きとした場合の平面図である。
【図９】地山切削装置を牽引架台の内外に設置した場合の鉛直方向断面図である。
【図１０】従来例を示し、（ａ）は水平方向断面図、（ｂ）は鉛直方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１〜図４に示すように、地山切削装置の機枠５０は上面及び４つの側面がそれぞれ開放した直方体状のものであって、図１０に示した防護鋼板の到達側に設置される。この機枠５０の内方には、その長手方向に沿った一方の側面寄り位置に主プーリ５１が設置されている。主プーリ５１は機枠５０の長手方向に直角な水平軸５２を有し、この水平軸５２は駆動モータ５３に連結されている。駆動モータ５３は、機枠５０内にその長手方向に沿って設けられたガイド８０に搭載され、ガイド８０上を往復移動可能となっている。駆動モータ５３の往復移動機構については後述する。
【００２３】
機枠５０の長手方向に沿った他方の側面には、多数の調整プーリ５４ａ，５４ｂが設けられている。調整プーリ５４ａ，５４ｂは、上下方向に互いに間隔を置いた２つの列をなすように設けられ、符号５４ａで示されるのが上部の列をなす調整プーリであり、符号５４ｂで示されるのが下部の列をなす調整プーリである。これら調整プーリ５４ａ，５４ｂは、主プーリ５１と平行な水平軸５５を有している。そして、各調整プーリ５４ａ，５４ｂは、水平軸５５に同軸となるように複数段に重ねられて配置された複数のプーリ５６を有している。
【００２４】
機枠５０には上記主プーリ５１及び調整プーリ５４ａ，５４ｂの他に、ワイヤソー６５を地山内に繰り出すための複数の繰り出し側方向変換プーリ５７，５８，５９と、ワイヤソー６５を主プーリ５１に引き戻すための複数の引き戻し側方向変換プーリ６０，６１，６２，６３が設けられている。主プーリ５１に巻き掛けられたワイヤソー６５は、図中破線で示されている繰り出し側部分６５ａが複数の方向変換プーリ５７，５８を通って上部の調整プーリ５４ａ及び下部の調整プーリ５４ｂに巻き掛けられている。この上下部の調整プーリ５４ａ，５４ｂにおいては、ワイヤソー６５はその余長長さに応じて上下部調整プーリ５４ａ，５４ｂに交互に、あるいは互いに隣接する上部調整プーリ５４ａ（調整プーリ５４ｂも同様）に連続して巻き掛けられている。さらに、ワイヤソー６５は、方向変換プーリ５９に巻き掛けられて、地山内部に繰り出されている。
【００２５】
地山内でのワイヤソー６５の経路は、図１０に示した従来のものとほぼ同様である。すなわち、地山に設けられた１対のガイド管５ａ，５ｂの一方に挿入され、図１０に示したようなプーリ支持機構６ａ，６ｂのプーリにガイド管間の地山を横切るように巻き掛けられ、他方のガイド管を通って地山外部に引き出される。地山外部に引き出された、図１〜図３の図面中、実線で示されているワイヤソー６５の引き戻し側部分６５ｂは、複数の方向変換プーリ６０，６１，６２，６３を通って主プーリ５１に戻されている。
【００２６】
この発明の地山切削装置は、ワイヤソー６５のすべり防止装置を備えている。すべり防止装置は、主プーリ近くのワイヤソーの繰り出し側部分６５ａ及び引き戻し側部分６５ｂに配置された方向変換プーリ５７，６３と、ワイヤソー６５ａ、６５ｂを互いに接近するように付勢べく各プーリ５７，６３に設けられたエアシリンダ７６で構成されている。この実施形態では、方向変換プーリ５７，６３がワイヤソー６５ａ，６５ｂを押圧する押圧プーリの役目を兼ねている。
【００２７】
また、この発明の地山切削装置は、ワイヤソー６５の洗浄装置を備えている。洗浄装置は、引き戻し側のワイヤソー６５ｂを昇降させる方向変換プーリ６１，６２，６３と、洗浄筒６６と、タンク６７で構成されている。図４は洗浄装置の詳細を示している。洗浄筒６６は、上部の大径部である給水部７０と、中間部の下方にゆくにつれて径が減少するテーパ状のサイクロン部７１と、下部の小径部である洗浄部７２とを有している。
【００２８】
引き戻し側のワイヤソー６５ｂは、その上昇部分が洗浄筒６６内に挿入されている。給水部７０には洗浄水を供給するための給水管７３が開口している。タンク６７はその内部が仕切板７４によって仕切られている。仕切板７４によって仕切られた一方の室は、ワイヤソー６５ｂの洗浄によって発生し、落下する泥水を貯溜する泥水室６８である。他方の室は、洗浄水を貯溜する洗浄水室６９である。泥水室６８に貯まった泥水は、その切削土砂分が沈降し、上澄水がオーバーフローして洗浄水室６９に流入する。この洗浄水室６９にポンプ７５が配置され、洗浄水が給水管７３を経て給水部７０に供給される。すなわち、洗浄水は循環使用される。
【００２９】
図５，図６は、主プーリ５１の駆動モータ５３の往復移動機構を示している。ガイド８０上には駆動モータ５３の走行レール８１が設けられている。ガイド８０の内外にはその長手方向に沿って無端チェーン８２が配置され、この無端チェーン８２に駆動モータ５３が連結されている。また、ガイド８０の内部にはブロック８３が配置され、このブロック８３に無端チェーン８２が連結されている。ブロック８３はガイド８０内に配置された油圧シリンダ８４のロッドに連結されている。この油圧シリンダ８４の作動により、無端チェーン８２が正逆方向に走行し、これに伴って駆動モータ５３がガイド８０上を往復移動する。
【００３０】
次に、上記地山切削装置の作用について説明する。駆動モータ５３により主プーリ５１を回転させると、ワイヤソー６５は地山内部を通って循環走行する。そして、同時に油圧シリンダ８４の作動により駆動モータ５３を地山から離間する方向（図１矢印Ａ方向）に移動させると、図１０に示したガイド管５ａ，５ｂ間の地山が切削される。地山切削によって形成された溝に防護鋼板が挿入されるのは、既述したところである。
【００３１】
駆動モータ５３の移動が１行程分に達すると、主プーリ５１の回転が停止され、駆動モータ５３は前記とは逆に地山に向かう方向に移動させられ停止する。これにより、ワイヤソー６５には余長が生じ、この余長を吸収すべく、調整プーリ５４ａ，５４への巻き掛け数を増加させる。そして再び駆動モータ５３を回転・移動させ、以下前記と同様の操作を繰り返して地山を切削する。
【００３２】
上記のような地山切削において、切削が進行するにつれてワイヤソー６５の余長が増加する。この発明では、機枠に２列に配列した調整プーリ５４ａ，５４ｂが複数段のプーリ５６からなるので、ワイヤソー６５の余長が増加しても、その余長分を収納することができる。したがって、地山切削の施工区間を大幅に延長することができる。
【００３３】
また、この発明では、ワイヤソー６５の主プーリ５１でのすべり防止が図られている。すなわち、繰り出し側ワイヤソー６５ａ及び引き戻し側ワイヤソー６５ｂは、主プーリ５１の近くでエアシリンダ７６により押圧プーリ５７，６３を介して常時互いに接近するように押圧されている。これにより、地山切削中にワイヤソー６５に過度な力が加わった場合、あるいはワイヤソー６５が緩んだ場合には、押圧プーリー５７，６３がワイヤソー６５の張力を調整するので、ワイヤソー６５には常時所定の張力が作用することになる。したがって、ワイヤソー６５のすべりを防止することができ、地山切削中のトラブルを回避することができる。
【００３４】
また、この発明ではワイヤソー６５の循環走行中、ワイヤソー６５は図４に示した洗浄装置により常時洗浄される。すなわち、給水管７３からは洗浄水が給水部７０に常時供給される。引き戻し側のワイヤソー６５ｂは、まず洗浄部７２で洗浄水を浴びる。そして、サイクロン部７１では螺旋状の水流を生じているので、この水流によりワイヤソー６５ｂに付着した切削土砂が洗い流される。また、ワイヤソー６５ｂには一般には撚りが入っているので、その戻り力により給水部７０ではワイヤソー６５ｂに残留した切削土砂や付着した洗浄水が吹き飛ばされる。さらに、洗浄装置より主プーリ５１に至る経路に配置されている方向変換プーリあるいは押圧プーリ６３で、ワイヤソーの走行経路の偏向にともない発生する遠心力により残留する洗浄水が吹き飛ばされる。
【００３５】
したがって、地山には洗浄水が付着していないワイヤソー６５ａが繰り出されることになり、地山の切削効率を低下させることがない。これにより、従来のように送り側ガイド管内の先端プーリ部で洗浄水を噴射することが不要となるので、ワイヤソーに付着した洗浄水による切削土砂の過掘り、これによる地山切削直後に挿入される防護プレートのたわみが生じることがなく、ワイヤソー６５の戻り側ガイド管に堆積する切削土砂の洗浄も不要となる。さらに、洗浄水は循環使用されるので、使用水量を低減することができる。なお、図４中、符号７９で示す部材は、水滴の飛散防止蓋である。
【００３６】
この発明の地山切削装置は、種々の設置態様を採ることができる。図７は、機枠５０を横置き（設置面に対し機枠５０の長手方向が平行となる設置の仕方）とする場合の平面図である。この場合、同図（ａ）のように防護鋼板の到達土留め面９０に対し機枠５０の長手方向が直角となるように設置する方法、あるいは同図（ｂ）のように到達土留め面９０に対し機枠５０の長手方向が平行になるように設置する方法を採用できる。
【００３７】
図８は、機枠５０を縦置き（設置面に対し機枠５０の長手方向が直角となる設置の仕方）とする場合の平面図である。さらに、機枠５０を到達立坑外部に設置するに限らず、図９に示すように機枠５０を到達立坑に設置する方法も採用できる。この場合、同図（ａ）に示すように、機枠５０を防護鋼板の牽引架台内に設置したり、あるいは同図（ｂ）に示すように牽引架台上に設置することもできる。
【００３８】
上記実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の形態を採ることができる。例えば、上記実施形態では各調整プーリ５４ａ，５４ｂにワイヤソー６５を複数段に巻き掛け可能とするために、調整プーリ５４ａ，５４ｂを同軸に重ねられた複数のプーリ５６で構成したが、１つのプーリに複数のプーリ溝を設けたプーリ構造としてもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では洗浄装置において、引き戻し側のワイヤソー６５ａの昇降部分のうち上昇部分が洗浄筒６６を通るようにしたが、下降部分が洗浄筒６６を通るようにしてもよい。さらに、主プーリ５１の往復移動機構についても、チェーン８２と油圧シリンダ８４とによる方式に代えて、ラック・ピニオン方式を採用することもできる。
【符号の説明】
【００４０】
５０      機枠
５１      主プーリ
５３      駆動モータ
５４ａ，５４ｂ      調整プーリ
５７，５８，５９      方向変換プーリ
５７，６３      押圧プーリ
６５      ワイヤソー
６５ａ      繰り出し側ワイヤソー
６５ｂ      引き戻し側ワイヤソー
６６      洗浄筒
６９      洗浄水室
７１      サイクロン部
７３      給水管
７６      エアシリンダ
８０      ガイド
８１      走行レール
８２      無端チェーン
【図１】
0005406089.tif 000002
【図２】
0005406089.tif 000003
【図３】
0005406089.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005406089.tif 000006
【図６】
0005406089.tif 000007
【図７】
0005406089.tif 000008
【図８】
0005406089.tif 000009
【図９】
0005406089.tif 000010
【図１０】
0005406089.tif 000011