(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前部にカッターヘッドを回転可能に設けた掘進機本体の外周面後部に裏込剤注入管が突設されたシールド掘進機において、前記掘進機本体の外周面の裏込剤注入管より前方適所に排土装置付き凹部が形成され、該凹部内に回転カッターが前記掘進機本体の径方向に移動可能に配設され、前記凹部の開口部を開閉するゲートが設けられていることを特徴とするシールド掘進機における裏込剤注入管用先行カッター装置。
【請求項２】
前記排土装置は、前記凹部に連通する送泥管と、前記凹部を前記カッターヘッド側の圧力室に連通させる排泥管とからなることを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機における裏込剤注入管用先行カッター装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルを掘削すると同時に、その掘削したトンネル内周面の裏込剤注入管に対向する箇所を切削することができるシールド掘進機における裏込剤注入管用先行カッター装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシールド掘進機の一例として図４に示すものがある。これは、前部にカッターヘッド１を回転可能に設けた掘進機本体２の外周面後部に、周方向に沿って所定間隔をおいて複数の裏込剤注入管３が突設されたものであって（図５参照）、前記カッターヘッド１を回転駆動することにより切羽４を掘削してトンネル５を掘削すると同時に、掘進機本体２内から裏込剤注入管３内を通って該裏込剤注入管３の後端開口部３ａからモルタルなどの裏込剤を後方に噴出させ、その噴出した裏込剤を掘進機本体２の後方に続くセグメント６とトンネル５の内周面との間の間隙に充填するようになっている。
【０００３】
図６及び図７にも示すように、前記裏込剤注入管３は掘進機本体２の外周面より外方に突出されているため、掘進機本体２の外周面の裏込剤注入管３より前方適所に複数の固定ビット７を突設し、前記掘進機本体２の前進に伴ってその複数の固定ビット７でトンネル５の内周面を切削して、裏込剤注入管３が損傷されないようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成では、固定ビット７の切削能力が低いため、例えばシールドトンネルの発進坑、中間坑及び到着坑の土留め用ＮＯＭＳＴ壁（石灰石粗骨材を使用した高強度コンクリートに炭素繊維からなる高強度補強材を埋め込んだもの）などの硬質地盤をカッターヘッド１で掘削する場合に、その硬質地盤を固定ビット７で切削することが困難であり、また、切削した土砂を掘進機本体２内に取り込めないため、その切削した土砂がトンネル５の内周面と掘進機本体２及びセグメント６との間に不均一に介在されて、地山や掘進機本体２に悪影響を与える虞れがある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、硬質地盤でも確実に切削することができると共に、その切削した土砂を掘進機本体内に取り込むことができるシールド掘進機における裏込剤注入管用先行カッター装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、前部にカッターヘッドを回転可能に設けた掘進機本体の外周面後部に裏込剤注入管が突設されたシールド掘進機において、前記掘進機本体の外周面の裏込剤注入管より前方適所に排土装置付き凹部が形成され、該凹部内に回転カッターが前記掘進機本体の径方向に移動可能に配設され、前記凹部の開口部を開閉するゲートが設けられていることを特徴としている。
【０００７】
上記構成において、硬質地盤を掘削する場合には、回転カッターの先端部を掘進機本体の外周面よりも外部に突出させた状態で、カッターヘッドを回転駆動することにより切羽を掘削してトンネルを掘削すると同時に、前記回転カッターを回転駆動してトンネル内周面の裏込剤注入管に対向する部分を切削し、その切削した土砂を排土装置を介して掘進機本体内に取り込み、また、裏込剤注入管からモルタルなどの裏込剤を後方に噴出させ、その裏込剤を掘進機本体の後方に続くセグメントとトンネルの内周面との間の間隙に充填するようになっている。
【０００８】
この場合、回転カッターを回転駆動しているので、切削能力が高く、例えば土留め用ＮＯＭＳＴ壁などの硬質地盤でも確実に切削することができ、裏込剤注入管が損傷される虞れがない。また、切削した土砂を排土装置を介して掘進機本体内に取り込むようになっており、従来のように切削した土砂がトンネルの内周面と掘進機本体及びセグメントとの間に不均一に介在されることがないから、その切削した土砂により地山や掘進機本体に悪影響を与えることがない。更に、硬質地盤の掘削終了後、ゲートにより開口部を閉鎖することにより、その開口部から凹部内に土砂が流入されるのを阻止して地山の崩壊を防止することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記排土装置が、前記凹部に連通する送泥管と、前記凹部を前記カッターヘッド側の圧力室に連通させる排泥管とからなることを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、送泥管を介して凹部内に泥水を供給することにより、該凹部内に回収した切削土砂をスラリー状にした後、そのスラリー状土砂を排泥管を介してカッターヘッド側の圧力室内に流入させて該カッターヘッドによる掘削土砂と一体にスラリー輸送で地上まで効率良く排出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３は本発明の実施の一形態であるシールド掘進機の裏込剤注入管先行カッター装置を示すものであって、掘進機本体２の外周面の裏込剤注入管３より前方で該掘進機本体２の大気室内に対向する箇所に開口部９が形成され、該開口部９に連通する排土装置１０付き凹部１１を形成する有底筒状の外筒１２が掘進機本体２の外壁部裏面に固着され、該凹部１１内に回転カッター１３が掘進機本体２の径方向に移動可能に配設され、該回転カッター１３を回転駆動するためのカッター駆動装置１４と回転カッター１３を掘進機本体２の径方向に沿って往復移動させるためのカッター移動装置１５とが設けられ、開口部９を開閉するゲート１６が設けられている。
【００１２】
前記回転カッター１３は、図１〜図３に示すように、裏込剤注入管３の幅と略同一径に設定され、外筒１２内に軸受ブッシュ１７を介して摺動及び回転可能に配置された内筒１３ａと、該内筒１３ａ内に十字状に架設された十字枠１３ｂと、該十字枠１３ｂの内筒１３ａより上方に突出する先端部に固着されたカッタービット１３ｃとを有している。
【００１３】
前記カッター駆動装置１４は、図１及び図２に示すように、十字枠１３ｂの下面中央部に突設されて外筒１２の底壁部に固着したシールボックス１８を貫通して移動枠１９に固着した軸受２０に回転可能に支持されたカッター軸２１と、移動枠１９に取り付けられてスプロケットホイール２２，２３及びチェン２４を介してカッター軸２１に連動連結された駆動モータ２５とからなっており、該駆動モータ２５を駆動することにより回転カッター１３を回転駆動することができる。
【００１４】
前記カッター移動装置１５は、図２に示すように、外筒１２の外周面に突設したブラケット２６に連結ピン２７を介して連結された左右一対の油圧シリンダや空気圧シリンダなどの流体圧シリンダ２８からなり、その各流体圧シリンダ２８のピストンロッド２８ａの先端部が移動枠１９に突設した左右一対のアーム２９にそれぞれ連結ピン３０を介して連結されており、各流体圧シリンダ２８を伸縮駆動することにより、回転カッター１３を掘進機本体２の径方向に沿って往復移動させることができる。
【００１５】
前記排土装置１０は、図１に示すように、凹部１１に連通する開閉弁３１付き送泥管３２と、凹部１１をカッターヘッド１側の圧力室１ａに連通させる排泥管３３とからなっている。
【００１６】
前記ゲート１６は、図２に示すように、油圧シリンダや空気圧シリンダなどの流体圧シリンダ３４により開閉されるようになっている。
上記構成において、カッターヘッド１により例えば土留め用ＮＯＭＳＴ壁などの硬質地盤を掘削する場合には、図１に仮想線で示すように、ゲート１６を開動させて開口部９を開放した状態で、カッター移動装置１５により回転カッター１３を径外方向に移動させて、該回転カッター１３の先端部を掘進機本体２の外周面よりも外部に突出させた状態で、カッターヘッド１を回転駆動することにより切羽４を掘削してトンネル５を掘削すると同時に、カッター駆動装置１４により回転カッター１３を回転駆動してトンネル５内周面の裏込剤注入管３に対向する部分を切削し、その切削した土砂を凹部１１内に回収し、その回収した土砂を送泥管３２を介して凹部１１内に供給した泥水によりスラリー状にした後、そのスラリー状土砂を排泥管３３を介してカッターヘッド１側の圧力室１ａ内に流入させて該カッターヘッド１による掘削土砂と一体にスラリー輸送で地上まで排出する。
【００１７】
この場合、回転カッター１３を回転駆動しているので、切削能力が高く、例えば土留め用ＮＯＭＳＴ壁などの硬質地盤でも確実に切削することができ、裏込剤注入管３が損傷される虞れがない。また、切削した土砂を排土装置１０を介して掘進機本体２内に取り込むようになっており、従来のように切削した土砂がトンネル５の内周面と掘進機本体２及びセグメント６との間に不均一に介在されることがないから、その切削した土砂により地山や掘進機本体２に悪影響を与えることがない。
【００１８】
硬質地盤の掘削終了後、ゲート１６を閉動させて開口部９を閉鎖することにより（図１実線参照）、その開口部９から凹部１１内に土砂が流入されるのを阻止して地山の崩壊を防止する。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、回転カッターを回転駆動しているので、切削能力が高く、例えば土留め用ＮＯＭＳＴ壁などの硬質地盤でも確実に切削することができ、裏込剤注入管が損傷される虞れがない。また、切削した土砂を排土装置を介して掘進機本体内に取り込むようになっており、従来のように切削した土砂がトンネルの内周面と掘進機本体及びセグメントとの間に不均一に介在されることがないから、その切削した土砂により地山や掘進機本体に悪影響を与えることがない。更に、硬質地盤の掘削終了後、ゲートにより開口部を閉鎖することにより、その開口部から凹部内に土砂が流入されるのを阻止して地山の崩壊を防止することができる。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、送泥管を介して凹部内に泥水を供給することにより、該凹部内に回収した切削土砂をスラリー状にした後、そのスラリー状土砂を排泥管を介してカッターヘッド側の圧力室内に流入させて該カッターヘッドによる掘削土砂と一体にスラリー輸送で地上まで効率良く排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるシールド掘進機における裏込剤注入管用先行カッター装置の縦断面図である。
【図２】同横断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】従来のシールド掘進機における裏込剤注入管用先行カッター装置を示す概略平面図である。
【図５】同要部の概略正面図である。
【図６】同要部の拡大横断面図である。
【図７】同要部の側面図である。
【符号の説明】
１      カッターヘッド
１ａ    圧力室
２      掘進機本体
３      裏込剤注入管
９      開口部
１０    排土装置
１１    凹部
１３    回転カッター
１６    ゲート
３２    送泥管
３３    排泥管
【図１】
0003640499.tif 000002
【図２】
0003640499.tif 000003
【図３】
0003640499.tif 000004
【図４】
0003640499.tif 000005
【図５】
0003640499.tif 000006
【図６】
0003640499.tif 000007
【図７】
0003640499.tif 000008