(57)【要約】【解決課題】  本発明の掘削装置によれば、岩盤や石、鉄筋・鉄骨等の硬度の高い被掘削物が存在しても、これらを破砕または切断し、十分な掘削速度をもって掘削することができる掘削装置を得る。【解決手段】  円筒状の本体１０と、本体１０内に設けられ、本体１０の前方の被掘削物を掘削する掘削手段２０とを備えた掘削装置１において、掘削手段２０は、バケット支持部５０を介して本体１０に旋回可能に支持されたバケット３０を備えており、バケット３０は、高圧水を装置１の前方に向けて噴射するジェットノズル３１を有している。アブレッシブヘッド４１はガイドレール４２に環状の軌跡で回動可能に遊架されている。【選択図】  図３
2006009508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の本体と、該本体内に設けられ、該本体の前方の被掘削物を掘削する掘削手段とを備えた掘削装置において、
前記掘削手段は、バケット支持部を介して前記本体に旋回可能に支持されたバケットを備えており、該バケットは、高圧水を前記装置の前方に向けて噴射するジェットノズルを有していることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
請求項１に記載の掘削装置において、
前記バケット支持部は、
前記本体の上部に固定された棒状の支持連結部材と、
先端部が前記バケットに連結されたシャフトと、前記支持連結部材に連結されており、シャフトを収容するハウジングと、該ハウジング内に配され、一端が該ハウジングの基端に固定されると共に他端が前記シャフトに連結されたスライドジャッキとから構成されたバケット進退機構と、
前記ハウジングの先端側と前記支持連結部材とを連結するブームジャッキと、
先端部が前記バケットの基端部に連結されると共に前記ハウジングの先端部に設けられた、揺動可能なバケットジャッキと、
前記ハウジングを左右方向に回転させることにより前記バケットを左右方向に揺動させるように、前記本体の側方に設けられた旋回ジャッキとを備えていることを特徴とする掘削装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の掘削装置において、
前記掘削手段は、高圧水又は研削材とポリマーとを含有する高圧スラリーを噴射するアブレシブジェット噴射部材を更に備えていることを特徴とする掘削装置。
【請求項４】
請求項３に記載の掘削装置において、
前記アブレシブジェット噴射部材は、
前記本体の前面部の内周縁に沿って配設された環状のガイドレールと、
前記ガイドレールに摺動可能に取り付けられた摺動ブラケットと、
前記摺動ブラケットに揺動可能に連結された、高圧水又は研削材とポリマーとを含有する高圧スラリーを噴射するアブレシブヘッドと、
前記ガイドレールの所望の位置に固定されるジャキアンカー部材と、
前記摺動ブラケットを前記ジャキアンカー部材に連結する移動用ジャッキとを備え、
前記アブレシブジェット噴射部材は、前記本体の前面部の内周縁に沿って円周方向に回動可能となっていることを特徴とする掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド及びセミシールド工法に用いる掘削装置に関し、更に詳細には、密閉型シールドの適用が困難で被掘削物として硬い岩盤等があっても効率よく迅速に掘削を行うことができる掘削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中を掘削するシールド工法については、従来、鋼製のカッター・ドリルを有する掘削装置（特許文献１など）が提案されているが、被掘削物の中に硬い岩盤や石、鉄筋・鉄骨等の硬度の高いものがあり、これらを掘削する場合には、掘削速度が低下したり、カッタービットの歯が欠けたりするといった問題があった。そこで、高圧水を被掘削物に向けて噴射して掘削する掘削装置が提案されている（特許文献２等）。また、研削材のスラリーを高圧噴射して掘削する掘削装置も提案されている（特許文献３）。さらには、アーム構造の掘削装置も提案されている（特許文献４）。
【０００３】
ところで、密閉型シールドの適用が困難で開放型シールド、もしくは半機械式シールドが適用される地盤条件や施工条件において、例えば、地下水が無く、逸泥や逸水が生じる施工条件の下で、巨大な転石が存在する地盤や非常に硬質で難透水性の岩盤を対象にする場合、密閉型機械式シールドではカッタービットの摩耗が激しく、ビット交換が著しく頻繁化することや、逸泥や逸水のために切羽の安定が図れないこと、さらには掘進効率が悪く不経済な施工になること、など様々な問題が潜在している。
【特許文献１】特開２００１−３２３７８０号公報
【特許文献２】特開平５−５２０９２号公報
【特許文献３】特開２００３−２３１０６０号公報
【特許文献４】特開２００１−１７３０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はこのような地盤に対して適用されるもので、高圧ジェット水、セメントミルク、アブレッシブを切換噴射可能な多機能型噴射装置を有するシールド機によって巨大礫等を破砕して掘進する、開放型シールド機もしくは開放型セミシールド機を実現するものである。
【０００５】
従って、本発明の目的は、岩盤や石、鉄筋・鉄骨等の硬度の高い被掘削物が存在しても、簡易且つ簡便に、十分な掘削速度をもって掘削することができる開放型シールドまたはセミシールド工法に適した掘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】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するために、シールド機またはセミシールド機の掘進前面部にガイドレールを設けて、セメントスラリー噴射注入による地盤改良やアブレシブジェットによる破砕効果を含む多機能型噴射装置をガイドレール上で円周方向に沿って回動させるようにし、自動もしくは半自動で巨大礫や転石、岩石等の破砕対象物を視準し、近接位置までアブレシブジェット噴射ノズルを移動させて効率よく破砕や切断を行いながら掘進するものである。
【０００７】
本発明は、円筒状の本体と、該本体内に設けられ、該本体の前方の被掘削物を掘削する掘削手段とを備えた掘削装置において、前記掘削手段は、バケット支持部を介して前記本体に旋回可能に支持されたバケットを備えており、該バケットは、高圧水を前記装置の前方に向けて噴射するジェットノズルを有していることを特徴とする掘削装置を提供する。また、前記バケット支持部は、前記本体の上部に固定された棒状の支持連結部材と、先端部が前記バケットに連結されたシャフトと、前記支持連結部材に連結されており、シャフトを収容するハウジングと、該ハウジング内に配され、一端が該ハウジングの基端に固定されると共に他端が前記シャフトに連結されたスライドジャッキとから構成されたバケット進退機構と、前記ハウジングの先端側と前記支持連結部材とを連結するブームジャッキと、先端部が前記バケットの基端部に連結されると共に前記ハウジングの先端部に設けられた、揺動可能なバケットジャッキと、前記ハウジングを左右方向に回転させることにより前記バケットを左右方向に揺動させるように、前記本体の側方に設けられた旋回ジャッキとを備えている。
【０００８】
また、前記掘削手段は、高圧水又は研削材と高比重化するためのポリマーとを含有する高圧スラリーを噴射するアブレシブジェット噴射部材を更に備えている。また、前記アブレシブジェット噴射部材は、前記本体の前面部の内周縁に沿って配設された環状のガイドレールと、前記ガイドレールに摺動可能に取り付けられた摺動ブラケットと、前記摺動ブラケットに揺動可能に連結された、高圧水又は研削材とポリマーとを含有する高圧スラリーを噴射するアブレシブヘッドと、前記ガイドレールの所望の位置に固定されるジャキアンカー部材と、前記摺動ブラケットを前記ジャキアンカー部材に連結する移動用ジャッキとを備え、前記アブレシブジェット噴射部材は、前記本体の前面部の内周縁に沿って円周方向に回動可能となっている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の掘削装置によれば、岩盤や石、鉄筋・鉄骨等の硬度の高い被掘削物が存在しても、これらを破砕または切断し、十分な掘削速度をもって掘削することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の掘削装置の好ましい１実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の掘削装置の好ましい１実施形態を掘削進行方向側からみた正面図である。図２は、図１に示す掘削装置の背面図である。図３は、図１に示す掘削装置のＡ−Ａ断面図である。また、図４は、図１に示す掘削装置のＢ−Ｂ断面の要部を示す一部断面図である。
【００１１】
図１乃至３に示すように、本実施形態の掘削装置１は、アウターコーン５を前面部に有する円筒状の本体１０と、本体１０内に設けられ、本体１０の前方の被掘削物を掘削する掘削手段２０とを備えている。掘削手段２０は、高圧水を装置１の前方の所望方向に向けて噴射可能なジェットノズル３１を有するバケット３０と、高圧水又は研削材とポリマーとを含有する高圧スラリーを噴射する揺動可能なアブレシブジェット噴射部材４０とから構成されている。
【００１２】
本体１０は、円筒状であり、内部にモーターを内蔵したガイドローラー１１（図２参照）が４つ設けられている。図３によく示すように、本体１０の上方には、ムーバブルフード１２、及びムーバブルフード１２を前後方向に移動させるムーバブルフードジャッキ１３が設けられている。また、本体１０の前面下半分には、テーパーが施されてテーパー部１４が形成されており、テーパー部１４には所定間隔を開けてリブ１５が設けられている。また、本体１０の下方には、長方形状の凹部１６が設けられており、この凹部１６に吸引管（図示せず）が配されている。この凹部１６及び吸引管は、バケット３０で掘削され、水又はスラリーにより泥水化された被掘削物を掘削系外に排出する排出手段を構成されている。
【００１３】
次に、掘削手段２０のバケット３０について説明する。掘削手段２０のバケット３０は、バケット支持部５０を介して本体１０に旋回可能に支持されている。バケット支持部５０は、本体１０の上部に固定された棒状の支持連結部材５１と、バケット進退機構５２と、ブームジャッキ５３と、バケットジャッキ５４と、旋回ジャッキ５５とから構成されている。
【００１４】
バケット進退機構５２は、先端部がバケット３０に連結されたシャフト５２ａと、支持連結部材５１に連結されており、シャフト５２ａを収容するハウジング５２ｂと、
このハウジング５２ｂ内に配され、一端がハウジング５２ｂの基端に固定されると共に他端がシャフト５２ａに連結されたスライドジャッキ５２ｃとから構成されている。ハウジング５２ｂと支持連結部材５１とは、ハウジング５２ｂの上方に設けられた連結用リブ５２ｄと支持連結部材５１の下端部とをボルトなどの連結部材５２ｅを用いて連結しており、ハウジング５２ｂは連結部材５２ｅを支点として揺動可能になされている。
【００１５】
ブームジャッキ５３は、ハウジング５２ｂの先端側と支持連結部材５１とを連結している。より具体的に説明すると、ブームジャッキ５３は、その先端がハウジング５２ｂの先端部上部に設けられた連結用リブ５２ｆと連結部材５２ｇを介して連結されており、その基端部が、支持連結部材５１の周方向に回転自在に付設された円筒状部材５１ａに連結部材５３ａを介して連結され、これにより支持連結部材５１に連結されている。従って、ブームジャッキ５３は、連結部材５３ａを支点として揺動可能である。
【００１６】
バケットジャッキ５４は、先端部がバケット３０の基端部に連結されると共にハウジング５２ｂの先端部に設けられており、揺動可能になっている。また、旋回ジャッキ５５は、ハウジング５２ｂを左右方向に回転させることによりバケット３０を左右方向に揺動させるように、本体１０の側方に設けられている。より詳細に説明すると、旋回ジャッキ５５は、その先端部が、支持連結部材５１の周方向に枢動自在に付設された板状体５１ｂと連結部材５５ａを介して連結されており、連結部材５５ａを支点として揺動自在となされている。また、旋回ジャッキ５５の基端は、本体１０の側方部分に設けられた連結用リブ１１と連結部材５５ｂを介して連結されており、連結部材５５ｂを支点として揺動自在となされている。
【００１７】
このような構成から成るバケット支持部５０を介してバケット３０は、本体１０に旋回可能に支持されているため、バケット３０は、ジェットノズル３１による高圧水の噴射とバックホーで掘削されて軟化した被掘削物の掻き出しを行うことが可能である。このバケット３０は、シャフト５２ａの先端に連結部材３３を介して回転自在に設けられた、３つの爪３２を有するショベル型の部材で構成されており、３つの爪３２のうちの中央の爪に、高圧水を装置１の前方の所望方向に向けて噴射可能なジェットノズル３１が設けられている。ジェットノズル３１は、爪の先端から若干内方側に設けられており、これにより、目詰まりが防止されている。
【００１８】
次に、掘削手段２０のアブレシブジェット噴射部材４０について説明する。アブレシブジェット噴射部材４０は、先端にアブレシブヘッド４１を有しており、アブレシブヘッド４１は高圧水又は研削材とポリマーとを含有する高圧スラリーを噴射するものである。アブレシブジェット噴射部材４０のアブレシブヘッド４１は、断面コの字状の摺動ブラケット４３に連結部材を介して揺動可能に連結されている。図示した実施形態においては、アブレシブジェット噴射部材４０は、０〜３０度の角度で揺動できるようになっている。摺動ブラケット４３は、円筒状の本体１０の前面部の内周縁に沿って配設された環状のガイドレール４２上に摺動可能に取り付けられている。また、このガイドレール４２には、ジャッキアンカー部材４４が設けられており、ジャッキアンカー部材４４は、ボルト等の固定部材によりガイドレール４２の所望の位置に固定される。摺動ブラケット４３は、移動用ジャッキ４５を介してジャッキアンカー部材４４に連結されており、これによって、アブレシブジェット噴射部材４０は、ガイドレール４２上の所望の位置に設けることが可能となっている。すなわち、アブレシブジェット噴射部材４０は、本体１０の前面部の内周縁に沿って円周方向に回動可能に設けられている。アブレシブジェット噴射部材４０から噴射される高圧水及び高圧スラリーの圧力は１００〜２４０ＭＰａとするのが好ましく、また、高圧スラリーに含有される研削材としては、人造ガーネット粒材等を用いることができる。
【００１９】
次に、本実施形態の掘削装置の作用について説明する。図３によく示すように、ムーバブルフードジャッキ１３を伸ばすことにより、ムーバブルフード１２を本体１０の前端よりも前方に突出させることができ、これにより前方上部の被掘削物を掘削することができる。スライドジャッキ５２ｃを伸ばすことにより、シャフト５２ａを伸ばすことができ、これによりバケット３０を本体１０の前端よりも前方に位置させることができる。ブームジャッキ５３を伸縮させることにより、シャフト５２ａの傾きを調節することができ、本体１０の周縁に対応する部分まで広範囲に掘削することができる。バケットジャッキ５４を伸張させることにより、本体１０の下方縁部近傍まで高圧水により軟化した被掘削物を掻き出すことができる。旋回ジャッキ５５を伸縮させることにより、シャフト５２ａ左右方向に傾かせることができる。フェースジャッキ４６を伸張させることにより、図４に示すようにアブレシブヘッド４１を本体１０の前端よりも前方に位置させることができ、収縮させれば本体１０内部に収容できる。
【００２０】
また、移動ジャッキ４５を伸縮させることにより、アブレシブジェット噴射部材４０を、ガイドレール４２上を本体１０の前面部の内周縁に沿って円周方向に移動させることができる。また、図４に示すように、アブレシブジェット噴射部材４０を、連結部材を支点として揺動させることにより、噴射方向を本体１０の径方向外側又は内側とすることができる。
【００２１】
次に、本実施形態の掘削装置の使用態様について説明する。まず、スライドジャッキ５２ｃを伸ばしてバケット３０を本体１０の前端よりも前方に位置させる。次に、ブームジャッキ５３を短くしてシャフト５２ａを本体１０の上方に向けて傾かせる。そして、ジェットノズル３１から高圧水を噴射して掘削を開始する。この際、ブームジャッキ５３や旋回ジャッキ５５を伸縮させることにより、バケット３０を縦横方向に自在に揺動させて旋回させることができる。そして、高圧水により泥水化された被掘削物は、そのまま本体の下方に向かって流れていき排出手段により排出される。また、軟化された被掘削物は、バケット３０の爪３２又はバケット３０全体を用いて掻き落とすことにより排出手段に導入できる。
【００２２】
そして、岩盤や鉄筋・鉄骨などの硬い被掘削物があった場合には、アブレシブジェット噴射部材４０を用いる。すなわち、移動ジャッキ４５の長さを調節してアブレシブジェット噴射部材４０を本体１０の前面部の内周縁に沿って円周方向に移動させつつ、また、アブレシブジェット噴射部材４０の角度を調節しつつ高圧水又は研削材とポリマーとを含有する高圧スラリーの噴射を行うことにより、硬度の高い被掘削物も掘削できる。そして、このようにして用いる本実施形態の掘削装置は、岩盤や石、鉄筋・鉄骨等の硬度の高い被掘削物が存在しても、これらを破砕または切断し、十分な掘削速度をもって掘削することができる。
【００２３】
なお、本発明の掘削装置は、上述の実施形態になんら制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、アブレシブジェット噴射部材は、本体の左右両側に付設されていてもよい。また、アブレシブジェット噴射部材をジェットシューブラケット及びスィングジャッキを介して摺動ブラケットに連結させて、揺動させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の掘削装置の好ましい１実施形態を掘削進行方向側からみた正面図である。
【図２】図２は、図１に示す掘削装置の背面図である。
【図３】図３は、図１に示す掘削装置のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図４は、図１に示す掘削装置のＢ−Ｂ断面の要部を示す一部断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    掘削装置
１０    本体
１１    ガイドローラー
１２    ムーバブルフード
１３    ムーバブルフードジャッキ
１４    テーパー部
１５    リブ
１６    凹部
２０    掘削手段
３０    バケット
３１    ジェットノズル
３２    爪
４０    アブレシブジェット噴射部材
４１    アブレシブヘッド
４３    摺動ブラケット
４２    ガイドレール
４４    ジャッキアンカー部材
４５    移動用ジャッキ
４６    フェースジャッキ
５０    バケット支持部
５１    支持連結部材
５２ａ  シャフト
５２ｂ  ハウジング
５２ｃ  スライドジャッキ
５２    バケット進退機構
５３    ブームジャッキ
５４    バケットジャッキ
５５    旋回ジャッキ
【図１】
2006009508.tif 000003
【図２】
2006009508.tif 000004
【図３】
2006009508.tif 000005
【図４】
2006009508.tif 000006