(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機本体の前部に装着されて掘削方向にほぼ直交する方向の水平回転軸心を有する左右のドラムカッタを具えた掘削装置において、前記左右のドラムカッタの外方に該ドラムカッタの回転軸心方向に出没自在な拡幅ドラムを設けると共に、該拡幅ドラムの外周部に径方向外方に突出可能な伸縮カッタを装着したことを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
請求項１記載の掘削装置において、前記掘削機本体に、前記ドラムカッタに対する前記拡幅ドラムの移動に伴って拡幅する拡幅部を設けたことを特徴とする掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前方の地盤を掘削する掘削装置に関し、シールド掘削機や立坑掘削機や連続壁掘削機などに用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
図６に従来のドラムカッタ式掘削機の側断面、図７に従来のドラムカッタ式掘削機の一部切欠平面視を示す。
【０００３】
従来のドラムカッタ式掘削機において、図６及び図７に示すように、スキンプレート101は断面が中空で矩形形状をなしており、このスキンプレート101の前部の中央には鉛直方向に沿って支持プレート102が固定されている。この支持プレート102の両側には円筒形状をなすドラムカッタ103，104が配設されており、このドラムカッタ103，104の外周面には多数のカッタビット105，106が固定されている。そして、各ドラムカッタ103，104内には駆動モータ107，108が取付けられ、各駆動モータ107，108の駆動軸109，110の先端部が支持プレート102に固結されている。
【０００４】
また、スキンプレート101の前部にはバルクヘッド111が固定されることで、チャンバ室112が形成されている。そして、このチャンバ室112には送泥管113及び排泥管114が連結されている。更に、スキンプレート101の後部には周方向に複数のシールドジャッキ115が並設されており、このシールドジャッキ115が伸長することで、既設のセグメントＳからの反力によってスキンプレート101が前進することができる。
【０００５】
従って、トンネルを掘削形成するには、まず、各駆動モータ107，108によってそれぞれドラムカッタ103，104を回転させながら、複数のシールドジャッキ115を伸長して既設セグメントＳへの押し付け反力によってスキンプレート101を前進させる。すると、ドラムカッタ103，104の多数のカッタビット105，106が前方の地盤を掘削し、トンネルを掘削形成する。そして、掘削土砂はチャンバ室112内に取り込まれ、送泥管113から給水されて混合された泥水が排泥管114により外部に排出される。次に、シールドジャッキ115の何れか一つを縮み方向に作動して既設のセグメントＳとの間に空所を形成し、図示しないエレクタ装置によってこの空所に新しいセグメントＳを装着する。この作業の繰り返しによって所定長さのトンネルを掘削形成することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、地下部分に構造物や道路、鉄道が混在するような都市部では、トンネルの分岐箇所や合流箇所にてトンネル幅を可変として掘削作業を行いたいという要望がある。また、近年、トンネルの利用範囲が拡大されるようになってきており、トンネル内に電力や通信、水道関係のおけるケーブルや配管などの各種の機器や設備を設置する必要から、本来のトンネル部分以外にこれらを収容する部分を掘削したいという要望もある。
【０００７】
ところが、前述した従来のドラムカッタ式掘削機にあっては、地盤を掘削するドラムカッタ103，104はその幅が一定であり、トンネル幅を可変とすることはできなかった。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するものであって、掘削幅を容易に変更可能とすることで汎用性の高い掘削装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の掘削装置は、掘削機本体の前部に装着されて掘削方向にほぼ直交する方向の水平回転軸心を有する左右のドラムカッタを具えた掘削装置において、前記左右のドラムカッタの外方に該ドラムカッタの回転軸心方向に出没自在な拡幅ドラムを設けると共に、該拡幅ドラムの外周部に径方向外方に突出可能な伸縮カッタを装着したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２の発明の掘削装置は、前記掘削機本体に、前記ドラムカッタに対する前記拡幅ドラムの移動に伴って拡幅する拡幅部を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１に本発明の一実施形態に係る掘削装置としてのドラムカッタ式掘削機におけるドラムカッタの平断面、図２に図１のII−II線断面、図３にドラムカッタの斜視概略、図４に掘削幅が変更されたドラムカッタの平断面、図５に本実施形態のドラムカッタ式掘削機の一部切欠平面視を示す。
【００１３】
本実施形態のドラムカッタ式掘削機において、図５に示すように、スキンプレート１１は断面が中空で矩形形状をなしており、このスキンプレート１１の前部の中央には鉛直方向に沿って支持プレート１２が固定されている。そして、この支持プレート１２の両側には掘削方向にほぼ直交する水平方向の回転軸心を有する左右一対のドラムカッタ１３，１４が装着されている。この各ドラムカッタ１３，１４は円筒形状をなし、各外端部から拡幅ドラム１５，１６が出没することで、掘削幅を変更することができるようになっている。なお、左右一対のドラムカッタ１３，１４及び各拡幅ドラム１５，１６はそれぞれほぼ同様の構造をなしており、一方のドラムカッタ１３及び拡幅ドラム１５のみについて説明し、他方のドラムカッタ１４及び拡幅ドラム１６については同符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１４】
即ち、図１乃至図３に示すように、ドラムカッタ１３はその外周面に多数のカッタビット１７が固定されており、このドラムカッタ１３の回転時に多数のカッタビット１７によって前方の地盤を掘削することができる。そして、このドラムカッタ１３には駆動モータ１８が内装され、取付フランジ１８ａがボルト１９によって固定されている。この駆動モータ１８は駆動軸２０が支持プレート１２側に延出し、この支持プレート１２の連結部２１に固結されている。従って、この駆動モータ１８によって駆動軸２０を回転駆動することで、支持プレート１２に対してこの駆動モータ１７が取付けられたドラムカッタ１３を回転することができる。
【００１５】
このドラムカッタ１３の軸方向外端部は六角形状に開口し、同じく中空六角形状をなす拡幅ドラム１５がシール部材２２を介してこのドラムカッタ１３の六角開口に軸方向移動自在で、且つ、周方向一体回転可能に嵌合している。そして、拡幅ドラム１５には複数の拡幅ジャッキ２３が装着され、駆動ロッド２４の先端部がドラムカッタ１３のフランジ部２５に連結されている。従って、拡幅ジャッキ２３を駆動して駆動ロッド２４を伸縮することで、ドラムカッタ１３に対して拡幅ドラム１５を移動して出没することができる。
【００１６】
この拡幅ドラム１５の外周部には、軸方向端部において複数のカッタビット２６が固定されると共に、軸方向中央部において出没可能な複数の伸縮カッタ２７が装着されている。この伸縮カッタ２７はカッタジャッキ２８によって移動可能であり、拡幅ドラム１５がドラムカッタ１３内にあるときは、カッタジャッキ２８が収縮して伸縮カッタ２７は拡幅ドラム１５内に位置し、拡幅ドラム１５がドラムカッタ１３から突出した位置にあるときは、カッタジャッキ２８が伸長して伸縮カッタ２７を拡幅ドラム１５から外方に突出することができる。なお、２９は拡幅ドラム１５に固定されて内部を隠蔽する固定板である。
【００１７】
また、図５に示すように、スキンプレート１１の両側には拡幅プレート３１，３２が装着され、移動ジャッキ３３，３４によって移動可能となっている。従って、各ドラムカッタ１３，１４からの拡幅ドラム１５，１６の出没による掘削幅の変更に伴って、移動ジャッキ３３，３４を伸縮することで拡幅プレート３１，３２を移動し、両者の幅を同じにすることができる。
【００１８】
更に、スキンプレート１１の前部にはバルクヘッド３５が固定されることで、チャンバ室３６が形成されており、このチャンバ室３６には図示しない送泥管及び排泥管が連結されている。また、スキンプレート１１の後部には周方向に複数のシールドジャッキ３７が並設されており、このシールドジャッキ３７が伸長することで、既設のセグメントＳからの反力によってスキンプレート１１が前進することができる。
【００１９】
従って、トンネルを掘削形成するには、図１及び図５に示すように、各駆動モータ１８によってそれぞれドラムカッタ１３，１４を回転させながら、複数のシールドジャッキ３７を伸長して既設セグメントＳへの押し付け反力によってスキンプレート１１を前進させる。すると、ドラムカッタ１３，１４の多数のカッタビット１７が前方の地盤を掘削し、トンネルを掘削形成する。そして、掘削土砂はチャンバ室３６内に取り込まれ、送泥管から給水されて混合された泥水が排泥管により外部に排出される。次に、シールドジャッキ３７の何れか一つを縮み方向に作動して既設のセグメントＳとの間に空所を形成し、図示しないエレクタ装置によってこの空所に新しいセグメントＳを装着する。この作業の繰り返しによって所定長さのトンネルを掘削形成することができる。
【００２０】
ところで、本実施形態のドラムカッタ式掘削機は、図１に示すように、拡幅ドラム１５，１６がドラムカッタ１３，１４内にあるときは、掘削幅がＨ１となっているが、必要に応じてこの掘削幅を変更することができる。即ち、図４に示すように、拡幅ジャッキ２３を駆動して駆動ロッド２４を伸長すると、ドラムカッタ１３（１４）に対して拡幅ドラム１５（１６）を軸方向外方に移動して突出し、このとき、カッタジャッキ２８が伸長して伸縮カッタ２７を拡幅ドラム１５から外方に突出させる。また、図５に示すように、各拡幅ドラム１５，１６の移動による掘削幅の変更に伴って、移動ジャッキ３３，３４を伸長し、拡幅プレート３１，３２を外方に移動する。従って、ドラムカッタ式掘削機による掘削幅をＨ１からＨ２に変更することができる。
【００２１】
この状態で、前述と同様に、スキンプレート１１を前進させながら、ドラムカッタ１３，１４を回転すると、互いに嵌合状態にあるドラムカッタ１３，１４及び拡幅ドラム１５，１６が回転し、カッタビット１７，２６及び伸縮カッタ２７が前方の地盤を掘削することで掘削幅Ｈ２のトンネルを掘削できる。なお、このとき、既設トンネルと既設セグメントＳとの間は裏込注入範囲Ｃとなる。
【００２２】
このように本実施形態のドラムカッタ式掘削機にあっては、ドラムカッタ１３，１４の軸方向外端部に拡幅ドラム１５，１６を一体回転で且つ軸方向移動自在に嵌合し、拡幅ドラム１５，１６の突出時に外方に突出可能な伸縮カッタ２７を設けたことで、掘削幅を容易に変更することができる。
【００２３】
なお、前述の実施形態では、各ドラムカッタ１３，１４からの両方の拡幅ドラム１５，１６を突出することで掘削幅を変更したが、一方の拡幅ドラム１５のみを突出して掘削幅を変更してもよい。また、シールドジャッキ３７を拡幅プレート３１，３２に装着することで、掘削するトンネル自体を大型にすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の掘削装置によれば、掘削機本体の前部に装着されて掘削方向にほぼ直交する方向の水平回転軸心を有する左右のドラムカッタを具えた掘削装置において、前記左右のドラムカッタの外方に該ドラムカッタの回転軸心方向に出没自在な拡幅ドラムを設けると共に、該拡幅ドラムの外周部に径方向外方に突出可能な伸縮カッタを装着したので、必要に応じてドラムカッタに対して拡幅ドラムを移動すると共に伸縮カッタを出没させることで、掘削幅を容易に変更することができ、汎用性の高い掘削装置とすることができる。
【００２５】
また、請求項２の発明の掘削装置によれば、ドラムカッタに対する前記拡幅ドラムの移動に伴って拡幅する拡幅部を設けたので、拡幅ドラムの移動による掘削幅の変更に伴って掘削機本体から拡幅部が移動することで、掘削部の強度アップや掘削範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る掘削装置としてのドラムカッタ式掘削機におけるドラムカッタの平断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】ドラムカッタの斜視概略図である。
【図４】掘削幅が変更されたドラムカッタの平断面図である。
【図５】本実施形態のドラムカッタ式掘削機の一部切欠平面図である。
【図６】従来のドラムカッタ式掘削機の側断面図である。
【図７】従来のドラムカッタ式掘削機の一部切欠平面図である。
【符号の説明】
１１  スキンプレート（掘削機本体）
１２  支持プレート
１３，１４  ドラムカッタ
１５，１６  拡幅ドラム
１７  カッタビット
１８  駆動モータ
２３  拡幅ジャッキ
２６  カッタビット
２７  伸縮カッタ
２８  カッタジャッキ
３１，３２  拡幅プレート（拡幅部）
３３，３４  移動ジャッキ
３７  シールドジャッキ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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