(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタ−により掘削され切羽からトンネル掘削機のチャンバ−に取り込まれた土砂を収容し、土砂排出管を通してトンネル外に排出するトンネル掘削機の土砂排出タンクにおいて、該土砂排出タンク内底部に、土砂排出タンクに収容された土砂を前記土砂排出管の入口に送り込むスパイラルコンベアを設けるとともに、前記スパイラルコンベアに、土砂に含まれる礫がスパイラルコンベアと土砂排出タンクの底面間に噛み込まれないようにスパイラルコンベアの根元側にカバ−を設けたことを特徴とするトンネル掘削機の土砂排出タンク。
【請求項２】
前記カバ−の内面に、礫がカバ−とスパイラルコンベアの間に入り込むのを防止するブラシを設けたことを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機の土砂排出タンク。
【請求項３】
前記スパイラルコンベアに、スパイラルコンベアの内径部分に挿入され、一端はスパイラルコンベアの根元側の支持部に固着され、他端部はスパイラルコンベアの外径と略同じ大きさの円板を接続した円筒体を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトンネル掘削機の土砂排出タンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トンネル掘削機の土砂排出用として使用される土砂排出タンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
開削することなしに、地中にトンネルを構築する工法として、筒状のシ−ルド掘進機によって地中を掘削していくシ−ルド工法がある。特に下水道管路等を地中に埋設するための小径のトンネルを構築する場合の工法としては、シ−ルド掘進機の後方にヒュ−ム管や鉄管（推進管という）を順次挿入し、これら複数の推進管を、最後端側から推進用ジャッキで押し込んでいく、セミシ−ルド工法が知られている。
【０００３】
このようなセミシ−ルド工法により、小径のトンネルを構築する際に、シ−ルド掘進機で掘削した土砂を、トンネル内から排出するときに問題となるのは、トンネルの口径が小さいので、狭い空間内でいかに効率よく排出するかということである。
【０００４】
このような問題の解決方法の一つとして、圧送パイプを使用して土砂を排出する方法がある。この方法により土砂を排出する場合には、圧送パイプを通過することのできない大径礫（掘削条件によって異なるが、例えば直径６０ｍｍ以上）を、土砂中から分離する必要がある。
【０００５】
大径礫を土砂中から分離する手段を有する従来のセミシ−ルド掘進機の土砂運搬装置としては、特開平7-269294号公報に開示された土砂運搬装置がある。
【０００６】
この土砂運搬装置は、図５のセミシ−ルド掘進機の縦断面図に示すように、セミシ−ルド掘進機本体２１の前部に設けられたカッタヘッド２２により掘削されて、チャンバ２１ａ内に取り込まれた土砂を、土砂圧送ポンプにより、後方へ搬送する削土密封式セミシ−ルド掘進機の土砂搬送装置において、チャンバ２１ａ内の土砂を排出する排土管２３の後部に、土砂中に混入した大径玉石（大径礫）を分離する大径玉石分離手段２４を設けるとともに、上記大径玉石分離手段２４の下方に、大径玉石分離手段２４により分離された土砂を、土砂圧送ポンプへ送るホッパ（一般に土砂排出タンクとよばれている）２５を設けたものである。
【０００７】
上記した大径玉石分離手段（以下トロンメルという）２４は、セミシ−ルド掘進機本体２１の軸線と平行に、かつ円筒形状を形成するように配置された複数の縦部材２４ａと、この複数の縦部材２４ａの周りに螺旋状に巻き付けられた螺旋部材２４ｂとから円筒形のカゴ体が形成されている。そして、隣り合う縦部材２４ａと螺旋部材２４ｂとで形成される隙間は、トロンメル２４に入ってきた一定寸法以上の大径玉石が通過できず、それ以下の寸法の土砂のみ通過できるような大きさに設定されている。
【０００８】
したがって、土砂はトロンメル２４を通過して下方に落下し、ホッパ２５に収容されて土砂圧送ポンプにより土砂排出管２６を通して排出されるが、大径玉石はトロンメル２４に留まり、一定量溜まった時点で土砂の入口とは反対側の出口から排出され、土砂とは別の経路で搬出される。このように、土砂に含まれる大径玉石を分離するので、土砂圧送ポンプで大径玉石を圧送する必要がなく、土砂圧送ポンプを小型化することができ、セミシ−ルド掘進機内に設置した場合でも、通路等のスペ−スが容易に確保できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開平7-269294号公報に開示された土砂運搬装置の土砂排出タンクには、次のような問題点がある。
掘削される土砂の粘度が高い場合には、土砂が土砂排出タンク内に堆積することが多く、土砂が土砂排出管に入って行きにくく、土砂を効率よく排出することができない。
この発明は、土砂の粘度が高い場合にも、土砂を土砂排出管に送り込むことができるので、土砂の排出効率が高まるトンネル掘削機の土砂排出タンクを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決する手段】
この発明に係るトンネル掘削機の土砂排出タンクは、カッタ−により掘削され切羽からトンネル掘削機のチャンバ−に取り込まれた土砂を収容し、土砂排出管を通してトンネル外に排出するトンネル掘削機の土砂排出タンクにおいて、該土砂排出タンク内底部に、土砂排出タンクに収容された土砂を前記土砂排出管の入口に送り込むスパイラルコンベアを設けるとともに、前記スパイラルコンベアに、土砂に含まれる礫がスパイラルコンベアと土砂排出タンクの底面間に噛み込まれないようにスパイラルコンベアの根元側にカバ−を設けたものである。
【００１２】
また、前記カバ−の内面に、礫がカバ−とスパイラルコンベアの間に入り込むのを防止するブラシを設けたものである。
【００１３】
また、前記スパイラルコンベアに、スパイラルコンベアの内径部分に挿入され、一端はスパイラルコンベアの根元側の支持部に固着され、他端部はスパイラルコンベアの外径と略同じ大きさの円板を接続した円筒体を設けたものである。
本発明に係るトンネル掘削機の土砂排出タンクにおいては、スパイラルコンベアで土砂排出管の入口から離れた位置に堆積している粘度の高い土砂を、土砂排出管の入口に送り込むようにしている。
【００１４】
したがって、掘削した土砂が粘度の高い土砂であっても、土砂が土砂排出タンク内で堆積して、土砂排出管からの土砂排出効率が低下することはない。
また、スパイラルコンベアの支持部は土砂の流入口に近くなるため、土砂に含まれる礫がスパイラルコンベアと土砂排出タンクの底面との間に噛み込まれやすい。そのため、スパイラルコンベアの負荷が増大して、土砂搬送効率が低下したり、土砂排出タンクの底面に設けるライナ−材を損傷させる恐れがある。
【００１５】
本発明に係るトンネル掘削機の土砂排出タンクにおいては、スパイラルコンベアをカバ−、ブラシおよび円板を接続した円筒体で覆うようにしているので、礫がスパイラルコンベアと土砂排出タンクの底面との間に噛み込まれることがなく、土砂搬送効率が低下したり、土砂排出タンクの底面に設けるライナ−材が損傷されることはない。
【００１６】
【発明の実施形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は本発明のトンネル掘削機の土砂排出タンクの実施形態の説明図であり、（ａ）は土砂排出タンクの平面図、（ｂ）は土砂排出タンクの側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
【００１７】
この土砂排出タンク１は、セミシ−ルド掘進機で掘削した土砂を圧送ポンプによりトンネル外に排出するためのものであり、セミシ−ルド掘進機で掘削され、土砂流入管２より供給され土砂は、土砂排出管３を通してトンネル外に排出される。土砂排出タンク１は推進管内に設置するために底面１ａが推進管内面に沿った円弧状の形状となっている。土砂排出タンク１の中央部分には、土砂を土砂流入管２の土砂流入口から土砂排出管３の入口まで搬送するスパイラルコンベア４が設けられている。スパイラルコンベア４を設けたのは、スパイラルコンベア４には中心に回転軸がないので、土砂の付着、絡み、ブリッジ等がなく、また回転軸や吊りベアリングがないために搬送容積率が大きく取れるからである。
【００１８】
そして、土砂排出タンク１のスパイラルコンベア４を挟んだ両側には、土砂流入管２の土砂流入口から土砂排出タンク１に流入する土砂を、スパイラルコンベア４に落とし込むための傾斜板５が、スパイラルコンベア４の全長にわたって設けられている。そして、傾斜板５および土砂排出管３の入口近傍の土砂排出タンク１の底面１ａには、土砂の滑りをよくするためにフッ素コ−ティングが施されている。
【００１９】
また、スパイラルコンベア４と土砂排出タンク１の底面１ａとの間には、スパイラルコンベア４の下半分を取り囲み、上縁部が前記傾斜板５の下端部と接続されている断面半円形の樹脂製ライナ−材６が、スパイラルコンベア４の全長にわたって設けられ、スパイラルコンベア４が直接土砂排出タンク１の底面１ａに当たって、破損されるのを防止するようにしている。
【００２０】
このスパイラルコンベア４は、図２の側面図に示すように、その根元部分には、フランジ７が接続され、このフランジ７が図１に示す電動機８の回転軸のフランジに結合されて、スパイラルコンベア４が回転するようになっている。フランジ７とスパイラルコンベア４とは、一点で接続された状態であり、接続部の強度が弱いので、フランジ７とスパイラルコンベア４との間には、スパイラルコンベア４の軸方向を向いた補強材９が円周方向に沿って複数本配置されている。
【００２１】
このスパイラルコンベア４のフランジ７を設けた側は、土砂の搬送上土砂が土砂流入管２の土砂流入口に近い側になるので、土砂中に含まれる小礫がスパイラルコンベア４とライナ−材６との間に噛み込まれることがある。
【００２２】
このような事態になると、スパイラルコンベア４にかかる負荷が増大するので、スパイラルコンベア４の土砂を排出する能力が著しく低下する。
【００２３】
また、ライナ−材６が破損されることもある。
そこで、この土砂排出タンク１においては、スパイラルコンベア４のフランジ７を設けた部分の上方に、スパイラルコンベア４を覆うカバ−１０を設けている。
【００２４】
図３（ａ）はこのカバ−の斜視図であるが、このカバ−１０は断面半円弧状のカバ−部１０ａとその両側の接続部１０ｂとから構成され、両側の接続部１０ｂは前記した土砂排出タンク１の傾斜板５にボルト孔１０cを通してボルト締めされている。
【００２５】
図３（ｂ）は図３（ａ）のカバ−１０の内面に小礫が入り込むのを阻止するためのブラシ１１を取り付けたカバ−の斜視図である。カバ−１０とスパイラルコンベア４との間は、安全上ある程度の隙間が必要であるので、小礫が入り込む可能性があるが、カバ−１０の内面に、スパイラルコンベア４に接触する長さのブラシ１１を取り付けることにより、小礫が入り込むのを阻止することができる。このブラシ１１には、例えばナイロン製のものを使用すればよく、回転しているスパイラルコンベア４に接触してもブラシ１１がしなり、スパイラルコンベア４の回転を妨げることはない。
【００２６】
図４はスパイラルコンベア４のフランジ７を設けた側に、スパイラルコンベア４の内径と略同じ大きさの円筒体１２を設け、かつ円筒体１２の先端には、スパイラルコンベア４の外径と略同じ大きさの円板１３を設けた場合を示す斜視図である。
【００２７】
スパイラルコンベア４で土砂を搬送するときには、対流により土砂の搬送方向とは反対方向に流れる土砂の流れが形成される。この土砂の流れに乗って、小礫がスパイラルコンベア４のフランジ７を設けた側に入ってくるので、このような円筒体１２および円板１３を設けることにより、このような小礫の進入を防止することができる。なお、円筒体１２はボルト１４により、フランジ７に固定される。
【００２８】
また、円板１３には、スパイラルコンベア４が回転するための切り欠き部が設けられている。
【００２９】
本発明のトンネル掘削機の土砂排出タンクの実施形態の説明においては、セミシールド工法を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、一般的なシールド工法にも適用できることは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
本発明により、土砂排出タンク内の粘度の高い土砂を堆積させることなく、効率よく排出することができる。
また、土砂中に小礫が含まれている場合でも、小礫がスパイラルコンベアとライナ−材との間に噛み込まれて、スパイラルコンベアの負荷が増大したり、ライナーを急速に摩耗あるいは破損させることがなく、スパイラルコンベアを安定して運転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトンネル掘削機の土砂排出タンクの実施形態の説明図であり、（ａ）は土砂排出タンクの平面図、（ｂ）は土砂排出タンクの側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
【図２】スパイラルコンベアの支持部を示す側面図である。
【図３】カバ−の斜視図であり、（ａ）はカバ−の内面にブラシを取り付けない場合、（ｂ）はカバ−の内面にブラシを取り付けた場合である。
【図４】スパイラルコンベアのフランジを設けた側に、先端に円板を有する円筒体を設けた場合を示す斜視図である。
【図５】セミシ−ルド掘進機の縦断面図である。
【符号の説明】
１  土砂排出タンク
２  土砂流入管
３  土砂排出管
４  スパイラルコンベア
５  傾斜板
６  ライナ−材
７  フランジ
８  電動機
９  補強材
１０  カバ−
１１  ブラシ
１２  円筒体
１３  円板
１４  ボルト
【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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