(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立坑の掘削を行うカッタ−のカッタースポークに少なくとも１箇所送泥口を設け、掘削土砂を送泥口から放出する泥水によって押し流すことを特徴とする立坑掘削機。
【請求項２】
請求項１に記載の立坑掘削機において、カッタースポークと、カッタースポークの切羽側前面に取り付けた補強兼流域限定板とにより、泥水放出経路の少なくとも１部を囲むように形成したことを特徴とする立坑掘削機。
【請求項３】
立坑の掘削を行うカッタ−のカッタースポークに少なくとも１箇所ずつ送泥口と吸込口を設け、掘削土砂を送泥口から放出する泥水によって押し流し、吸込口から吸引して排土を行うように構成したことを特徴とする立坑掘削機。
【請求項４】
請求項３に記載の立坑掘削機において、少なくとも１組の送泥口と吸込口を略対向する位置に配置したことを特徴とする立坑掘削機。
【請求項５】
請求項４に記載の立坑掘削機において、カッタースポークと、カッタースポークの切羽側前面に取り付けた補強兼流域限定板とにより、泥水放出経路の少なくとも１部を囲むように形成したことを特徴とする立坑掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はシ−ルド工法によって下方へと掘進する立坑シ−ルド掘進機能および掘削土を泥水と共に搬送する排泥機能を具備する立坑掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、立坑の掘削には、図６に示すようなリバ−スサ−キュレーションドリルが用いられている。この掘削機は、ドリルパイプ３を継ぎ足しながらその下端に装備したドリルビット３１を回転させて掘削を行うもので、掘削した土砂は地上のサンクションポンプ３２によって、ドリルビット３１の中心からドリルパイプ３を介して吸い上げて排出が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】
上記の立坑掘削機の場合、掘削した土砂は、自重によりドリルビット３１の中央まで滑り落ち、そこから吸い上げられて地上に排出される。そのため、ドリルビット３１の中心部よりも周縁部をかなり上方に位置させ、ドリルビット３１の傾斜を大きくして、掘削土砂の落下を促す必要がある。その結果以下のような問題点が生じる。
【０００４】
＜イ＞ドリルビット３１が急勾配であるため、掘削機の軸方向の機長Ｌが長くなり、かつ重量が大きくなる。従って、上方に高速道路などがある路下発進が必要な施工場所では、機長が長いため（機械高が高いため）施工が困難あるいは不可能となる。また、機械のコストも高くなる。
【０００５】
＜ロ＞大口径になると中央部に土砂が落ちてくるまで時間がかかり、途中で掘削土砂は何度もドリルビット３１により撹拌、破砕が行われるため、ドリルビット３１に無駄な負荷が働く。また、撹拌により土砂の粘性が上がり益々中央部に落ちにくくなり、排土効率が減少しそれに伴って掘削効率も減少する。
【０００６】
【本発明の目的】
本発明の目的は、排土効率の良い立坑掘削機を提供することである。さらに本発明の目的は排土効率を良くすることで機長を短くでき、かつ掘削効率を良くし、カッタートルクの軽減をできる立坑掘削機を提供することである。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、立坑の掘削を行うカッタ−のカッタースポークに少なくとも１箇所送泥口を設け掘削土砂を送泥口から放出する泥水によって押し流すことを特徴とする立坑掘削機である。
【０００８】
このようにカッタ−のカッタースポークに設置された送泥口は、カッタ−のカッタースポークと共に送泥口が移動するため、たとえ吸込口が固定されていても、略吸込口方向に向かって放出することによって、従来の送泥口が固定されている場合と比較して、掘削面全面について送泥口通過時に掘削土砂の流動吸込みが行われる。従って、大口径の縦穴掘削においても効率よく排土できる。また、送排泥設備も小規模でよい。
【０００９】
また、上記の立坑掘削機において、カッタースポークと、カッタースポークの切羽側前面に取り付けた補強兼流域限定板とにより、泥水放出経路の少なくとも１部を囲むように形成したことを特徴とする立坑掘削機である。
【００１０】
上記のように構成することによって、泥水の流路断面積の広がりが抑えられるため、掘削土砂を安定した流速で排土できる。また、流路面積の広がりが抑えられるため、小容量の送排泥ポンプを用いても掘削土砂を押し流すために必要な泥水流速が得られる。従って、送排泥設備も小規模でよい。
【００１１】
また、立坑の掘削を行うカッタ−のカッタースポークに少なくとも１箇所ずつ送泥口と吸込口を設け掘削土砂を送泥口から放出する泥水によって押し流し、吸込口から吸引して排土を行うように構成したことを特徴とする立坑掘削機である。
【００１２】
このようにカッタ−のカッタースポークに設置された送泥口および吸込口は、カッタ−と共に送泥口および吸込口が移動するため、送泥口より吸込口に向かって放出することによって、従来の送泥口が固定されている場合と比較して、掘削面全面について送泥口及び吸込口通過時に掘削土砂の流動吸込みが行われる。従って、大口径の縦穴掘削においても効率よく排土できる。また、送排泥設備も小規模でよい。
【００１３】
また、上記立坑掘削機において、少なくとも１組の送泥口と吸込口を略対向する位置に配置したことを特徴とする立坑掘削機である。このように送泥口と吸込口を対向配置することによって、送水により押し流されてきた掘削土砂が抵抗無く吸込口に吸込まれるため、さらに排土効率を高めることができる。
【００１４】
さらに、上記立坑掘削機において、カッタースポークと、カッタースポークの切羽側前面に取り付けた補強兼流域限定板とにより、泥水放出経路の少なくとも１部を囲むように形成したことを特徴とする立坑掘削機である。
【００１５】
上記のように構成することによって、泥水の流路断面積の広がりが抑えられるため、掘削土砂を安定した流速で排土できる。また、流路面積の広がりが抑えられるため、小容量の送排泥ポンプを用いても掘削土砂を押し流すために必要な泥水流速が得られる。従って、送排泥設備も小規模でよい。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の一実施例について説明する。
＜イ＞全体の構成
図１に示すように、本発明の立坑掘削機100は、スキンプレ−ト101の切羽側端部を隔壁102で閉塞し、その全面にカッター110を回転自在に設けたものである。
【００１７】
＜ロ＞カッター
カッター110は、回転軸120の先端から放射線状に複数のカッタースポーク111を張り出させて構成する。各カッタースポーク111は、泥流を拡散させて流速を確保するために、回転方向に向かって下方に傾斜させて構成する。また、カッタースポーク111の傾斜の下端にはカッタービット112を適宜取り付ける。なお、本実施例のカッタ−110は、中心部より周縁部が上方に位置してやや勾配を有しているが、勾配を設けないフラットな形状でもよい。また、カッターは円形面版状などのその他の形状でもよい。
【００１８】
さらに、カッターの回転機構は回転軸120に限らず、その他の機構も採用できる。例えば、図５に示すように、カッタ−110を回転リング103及び複数のア−ム104で支持し、それらをカッタ伸縮ジャッキ105で軸方向に進退自在に構成すると共に、カッタ駆動モ−タ106により回転リング103を回転させ、ア−ム104を介してカッタ−110を回転させる構造でもよい。
【００１９】
この構造の場合には、カッタ−110のみを前進させて掘削した後、掘削機本体をシ−ルドジャッキ107を伸長してセグメント2に反力をとって前進させることができる。すなわち、カッタ−110と本体とを交互に尺取虫状に掘進させることができる。そのため、カッタ−110の前面に作用する土圧抵抗と、スキンプレ−ト101の周面に作用する摩擦抵抗とを分離でき、立坑掘削機100全体を一度に掘進させる場合と比較して、小さな掘進力で済むことになる。また、後述する掘削土砂の吸込口や送泥口が詰まった時の対応が可能となる。
【００２０】
＜ハ＞送泥口
吸込口回転軸120の先端部付近に、排泥管130の一端である吸込口131a、131bを開設する。また、カッタースポーク111の切羽側前面111aの中間部に、送泥管140の一端である送泥口141を開設する。これら吸込口131と送泥口141は略対向させて開設し、掘削土砂を送泥口141から放出する泥水によって吸込口131まで押し流し、吸込口131から吸引して排出できるよう構成する。
【００２１】
同様に、別のカッタースポーク111の前面111aの中間部に排泥管150の一端である吸込口151を開設し、カッタースポーク111の前面111aの先端部に、送泥管160の一端である送泥口161を開設し、これら吸込口151と送泥口161を略対向させて構成する。
【００２２】
排泥管130は、ほぼ全長に亘って回転軸120内に配管されるが、送泥管140、160及び排泥管150は、カッタースポーク111に沿って配管されて回転軸120内に到達する。そして全送排泥管は回転軸120の途上に設けたスイベル170を介して、カッター110の回転掘削時に捩じれることなく、立坑掘削機100内に導入され、所定の処理施設まで配管されている。
【００２３】
なお、送泥口および吸込口は二組に限らず、一組あるいは三組以上設けてもよく、送泥口および吸込口の開設位置も任意の場所でよい。また、上記の送泥口を吸込口に、吸込口を送泥口に逆に構成してもよい。さらに、吸込口のみはカッタ−中央部に固定して設けても良い。
【００２４】
＜ニ＞補強兼流域限定板
図２はカッタースポーク11を切羽の反対側の背面111bから見た図であり、図３はカッタースポーク111の断面図である。カッタースポーク111の切羽側前面111aには、カッタースポーク111を支持し、かつ掘削土の流域を限定するための補強兼流域限定板113を取り付ける。なお、補強兼流域限定板113は、カッタースポーク111に沿って空間部114を介在させて複数取り付けて櫛歯状とし、掘削土が溜まらないようする。
【００２５】
この補強兼流域限定板113は、掘削面Ａとカッタースポーク111とカッタービット112に加えて、泥水放出経路の少なくとも１部を包囲するものとなり、泥水の流路断面積の広がりをより抑えることができる。
【００２６】
＜ホ＞送排泥制御システム
図４に示すように、切羽圧の制御は、所定の切羽圧に設定できるように、切羽水圧計180で計測し、制御装置ａにより、送泥管140、160と連結する送泥ポンプｂ１、ｂ２、および排泥管130、150と連結する排泥ポンプｃ１、ｃ２を制御することによって行う。また、排泥量は、送泥流量計ｄ１、ｄ２および排泥流量計ｅ１、ｅ２で計測しながら、制御装置ａにより、送泥ポンプｂ１、ｂ２および排泥ポンプｃ１、ｃ２を制御することによって行う。
【００２７】
掘進に当たっては、カッター110を回転させると共に、送泥ポンプｂ１、ｂ２および排泥ポンプｃ１、ｃ２を稼働させる。すると送泥口141、161より泥水が放出され、掘削土砂が吸込口131、151まで押し流される。吸込口131、151からはポンプの吸引力によって土砂が吸引され、排泥管130、150を介して所定の処理施設まで運搬される。
【００２８】
上記のように、吸込口131、151と送泥口141、161がカッター110と共に回転して、掃除機のように掘削面全面の土砂を吸引することができるため、排泥効率を高めることができる。なお、排土状況によっては、吸込口151と送泥口161のみを使用する場合や、その逆に吸込口131と送泥口141のみを使用する場合もある。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、カッターのカッタースポークに送泥口と吸込口を設けることによって、カッタ−がフラットに構成されていても排土効率を良くできる。そのため、機長を短くでき、路下発進施工が可能となり、機械コストも低減できる。また、掘削効率が良くなると共に、カッタートルクも軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の立坑掘削機要部の説明図
【図２】カッターの拡大説明図
【図３】カッターの拡大断面図
【図４】送排泥制御システムの説明図
【図５】カッタ−の伸縮構造の説明図
【図６】従来技術の説明図
【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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