(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘進機の胴管が先頭胴管とその後方の後部胴管とに複数に分割されて互に水密状で且つ前後方向に所定巾で摺動可能に接続されるとともに、分割された各胴管は胴管内に設けた複数の方向修正ジャッキの伸縮でその掘進機方向角を所定角度範囲で変更できて胴管全体を所定曲率に屈曲できる構造であって、しかも先頭胴管の前面に遮水の隔壁を設け、同隔壁の前方に掘削用回転カッターを設け、同回転カッターを駆動する駆動装置を前記隔壁後方の胴管内に設け、更に前記隔壁に排土口を設け、長筒状ケーシング内にスクリューを封入した後方に向けて高くなるように傾斜した１段目のスクリューコンベアの先端筒口を前記排土口に接続した泥土圧式密閉型掘進機において、前記１段目のスクリューコンベアの後方に、後方に向って高くなるように傾斜した中間スクリューコンベアを先後の胴管に股ぐように配置し且つ所定間隔離して複数段配置するとともに、１段目のスクリューコンベアの排土の吐出口を次段の中間スクリューコンベアの投入口と連通し、同様に中間スクリューコンベアの排土の吐出口を次段の中間スクリューコンベアの投入口と連通させ、しかも第１段目及び中間スクリューコンベアの上端の駆動モータが各胴管間の所定角度の変向でも胴管内の部材と接触しないように１段目及び中間のスクリューコンベアの駆動モータ高さを低く調整し、複数の先端と後部の各胴管を所定範囲の角度変向して、胴管全体の大きな角度変向でも複数の中間スクリューが胴管内部材と当ることなく、排土を後方へ搬送できるようにしたことを特徴とする、急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機。
【請求項２】
１段目及び中間スクリューコンベアの各吐出口に開閉スライドゲートを設けた、請求項１記載の急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機。
【請求項３】
１段目又は中間のスクリューコンベアの吐出口と次段の中間スクリューコンベアの先端の投入口とをフランジ付円筒ダクトで連接させた、請求項１又は２記載の急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機。
【請求項４】
１段目又は中間のスクリューコンベアの吐出口と次段の中間スクリューコンベアの先端の投入口とを、内部を中空にした２体の半球体を前記吐出口又は投入口のいずれかに連通させて、同２体の半球体をフランジで連結するとともにそれらの半球体を水密状に嵌合した自在球面継手を介して接続させた、請求項１又は２記載の急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機。
【請求項５】
前記の２体に分れた嵌合した一方の自在球面継手の前記投入口と接続される接続路途中に所要の篩目の異物溜籠を出入自在に設けた、請求項４記載の急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機。
【請求項６】
前記異物溜籠の外側面の一部に負圧吸引装置の負圧吸引管の吸引口を配置して、前記接続路に負圧を発生させて排土の吸引力を高めた、請求項５記載の急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機。
【請求項７】
前記異物溜籠の外側面に吸引口を有する負圧吸引管に、摩擦抵抗低減のために開閉バルブを介して高濃度泥水又は滑材の注入管を接続した、請求項６記載の急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機。
【請求項８】
１段目のスクリューコンベアと中間スクリューコンベアのスクリュー羽根の外径及びスクリュー羽根の螺旋のピッチが同一のものである、請求項１〜７いずれか記載の急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下又は左右方向に急曲線を含む路線条件でのトンネル・地下管渠の非開削の掘削工事において、泥土圧式の密閉型掘進機で急曲線掘削を可能にする技術に関する。特に、急曲線掘削における泥土圧式密閉型掘進機の機内の排土装置の改良の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
密閉型掘進機にて平面、縦断を含む複合的急曲線を含む地下管渠路線で、多曲線を含む管渠トンネルの施工を非開削工事でおこなう場合、一般的な泥土圧式密閉型掘進機では排土制御装置（軸付スクリューコンベア、リボンスクリューコンベア等）が長くなるため、中折れ位置が障害となって路線の曲線半径を大きくする（ゆるやかな曲線にする）傾向が見られ、これが泥土圧式密閉型掘進機の課題とされていた。
この問題点は、地中で曲線路線を造成する場合に掘進機内の左右片方の方向修正ジャッキを伸長・縮短するが、目的の方向に掘進機カッタヘッドを向かわせた場合は、掘進機胴管の内面とスクリューコンベアの上端部に設けられるスクリューコンベアの駆動モータ（駆動部）が接触し、計画曲線半径の制約を受ける場合が多くなっていた。これを避けるため、掘削路線内の曲率半径を大きくしていた。
その結果、現状では標準的な従来の特許文献１に示す泥土圧式密閉型掘進機では、泥濃式掘進機や泥水式掘進機と比べ、急曲線施工には不向きと判断されている。
【０００３】
しかし、地山の緩みから考えると、特に土被りが浅い地盤の掘進においては泥土圧式が切羽理論的には優位で、地山の緩みの少なさにおいては適合性が高いと判断され、土被りの小さな地表面から埋設深さの浅い地盤や地中に既設埋設物が輻輳している箇所の掘進、その既設埋設物や地下構造物との離隔が少ない管渠トンネルの構築に際しての採用頻度は高くなっており、泥土圧式切羽の形成が期待されていた。
【０００４】
よって、泥土圧式密閉型掘進機において平面・縦断の急曲線を多く含む管路を埋設する線形の施工管理技術の確立が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２８９７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、排土の為にスクリューコンベアを備えた泥土圧式密閉型掘進機において上下又は左右の急曲線があるトンネル又は地下管渠路線の掘削をその曲率半径を大きくせずに可能とすることにある。
今までの排土装置の直線性を覆し、現状の複雑な都市トンネルに求められる泥土圧式密閉型掘進機の適用条件や適応範囲を拡大するにふさわしい施工技術を提供する。
又、本発明の他の課題はスクリューコンベアを短くすると予想される地下水・土圧によって流動化した土砂が噴出すること及びスクリューコンベアによる毎分当りの排土吐出量が低下することがないように解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）  掘進機の胴管が先頭胴管とその後方の後部胴管とに複数に分割されて互に水密状で且つ前後方向に所定巾で摺動可能に接続されるとともに、分割された各胴管は胴管内に設けた複数の方向修正ジャッキの伸縮でその掘進機方向角を所定角度範囲で変更できて胴管全体を所定曲率に屈曲できる構造であって、しかも先頭胴管の前面に遮水の隔壁を設け、同隔壁の前方に掘削用回転カッターを設け、同回転カッターを駆動する駆動装置を前記隔壁後方の胴管内に設け、更に前記隔壁に排土口を設け、長筒状ケーシング内にスクリューを封入した後方に向けて高くなるように傾斜した１段目のスクリューコンベアの先端筒口を前記排土口に接続した泥土圧式密閉型掘進機において、前記１段目のスクリューコンベアの後方に、後方に向って高くなるように傾斜した中間スクリューコンベアを先後の胴管に股ぐように配置し且つ所定間隔離して複数段配置するとともに、１段目のスクリューコンベアの排土の吐出口を次段の中間スクリューコンベアの投入口と連通し、同様に中間スクリューコンベアの排土の吐出口を次段の中間スクリューコンベアの投入口と連通させ、しかも第１段目及び中間スクリューコンベアの上端の駆動モータが各胴管間の所定角度の変向でも胴管内の部材と接触しないように１段目及び中間のスクリューコンベアの駆動モータ高さを低く調整し、複数の先端と後部の各胴管を所定範囲の角度変向して、胴管全体の大きな角度変向でも複数の中間スクリューが胴管内部材と当ることなく、排土を後方へ搬送できるようにしたことを特徴とする、急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機
２）  １段目及び中間スクリューコンベアの各吐出口に開閉スライドゲートを設けた、前記１）記載の急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機
３）  １段目又は中間のスクリューコンベアの吐出口と次段の中間スクリューコンベアの先端の投入口とをフランジ付円筒ダクトで連接させた、前記１）又は２）記載の急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機
４）  １段目又は中間のスクリューコンベアの吐出口と次段の中間スクリューコンベアの先端の投入口とを、内部を中空にした２体の半球体を前記吐出口又は投入口のいずれかに連通させて、同２体の半球体をフランジで連結するとともにそれらの半球体を水密状に嵌合した自在球面継手を介して接続させた、前記１）又は２）記載の急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機
５）  前記の２体に分れた嵌合した一方の自在球面継手の前記投入口と接続される接続路途中に所要の篩目の異物溜籠を出入自在に設けた、前記４）記載の急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機
６）  前記異物溜籠の外側面の一部に負圧吸引装置の負圧吸引管の吸引口を配置して、前記接続路に負圧を発生させて排土の吸引力を高めた、前記５）記載の急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機
７）  前記異物溜籠の外側面に吸引口を有する負圧吸引管に、摩擦抵抗低減のために開閉バルブを介して高濃度泥水又は滑材の注入管を接続した、前記６）記載の急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機
８）  １段目のスクリューコンベアと中間スクリューコンベアのスクリュー羽根の外径及びスクリュー羽根の螺旋のピッチが同一のものである、前記１）〜７）いずれか記載の急曲線の地中掘削工事に対応できる泥土圧式密閉型掘進機
にある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、従来の泥土圧式密閉型掘進機の構造と同様に胴管は先頭胴管とその後部胴管とに複数に分割され、胴管同士はその接続部分で互に水密状で、前後方向の所定巾の摺動と胴管の方向を小さな角度で変向を可能にするように接続され、胴管全体で所定の曲線で掘削できるようになっている。そして、本発明では掘削が急曲線で各胴管の方向が変向しても１段目のスクリューコンベア及び後続の中間スクリューコンベアは後方に従って高くなるように傾斜し、しかも各スクリューコンベアの上端にある駆動モータの高さを低くして、各スクリューコンベアの長さを短くして且つ複数段で胴管内部で排土搬出するので胴管が急曲線に（曲率半径が小さく）屈曲しても各スクリューコンベアの上端の駆動モータが胴管内面又は内部の付属部材と接触しないようにでき、よって従来のように急曲線のある掘削で排土システムのスクリューコンベアの上端部の駆動モータが胴管内部部材に接触して変向できないため、掘削トンネルの曲率半径を大きくする必要がなく、急曲線掘削に対応できる。
【０００９】
又、スクリューコンベアの上端の吐出口と、次段のスクリューコンベアの下端の投入口とを球面継手で上下・左右方向に傾動できることで、次段のスクリューコンベアの傾きの上下角度を変向できること又は左右への変向を次段の分割胴管の方向に修正でき、次段のスクリューコンベア・その駆動モータとそれを収容している胴管の内面又は胴管の部材との接触を抑えることができる。
【００１０】
本発明によれば、単にスクリューコンベアの長さを短くすると地下水圧・土圧が高い地盤内の掘進では流動化された土砂が噴発する危険性があるが、これに対しては多段の短いスクリューコンベアの吐出口にはスライドゲートを設けることで吐出制御・土圧制御が行え、スクリューコンベアを短くして予想される地下水圧・土圧による流動化した土砂の噴発を防止できる。併せて、球面継手でスクリューコンベア同士を接続したことによって、上下・左右の中折れでもスクリューコンベアを掘削の計画路線に追従させ易くなる。
【００１１】
更に、前のスクリューコンベアの吐出口と次段のスクリューコンベアの投入口との接続路に異物溜籠を出入自在に設けた発明では、籠の篩目より大きい排土中の大きな寸法の異物（大きな礫・割岩片・流木等）があればこの異物溜籠に捕捉して、異物溜籠をその接続路から引き出して異物を排除して別途の方法でトンネル管渠から排出させ、後方のスクリューコンベアを詰らせないようにしている。
【００１２】
更に、この異物溜籠の位置で負圧の吸引管の吸引口を設けることで、この接続路を負圧して排土の搬送力を確実に確保できるようにした。
更に、１段目のスクリューコンベアのスクリュー羽根の外径及び螺旋羽根のピッチが同一のものを使用したことで、毎分当りの排土量が低下しないようにした。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の実施例１の内部構造を示す説明図である。
【図２】図２は実施例１の前面にある回転カッターを示す正面図である。
【図３】図３は実施例１の掘進機の種々の掘進方向における排土のスクリューコンベアの動きを示す説明図である。
【図４】図４は球面継手でスクリューコンベアを連通接続する本発明の他の実施例２を示す説明図である。
【図５】図５は実施例２における球面継手を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のスクリューコンベアの上端にある吐出口と、次段のスクリューコンベアの投入口を連通する接続路は１対のフランジ付円筒ダクトをフランジで連結する構造（図１，３参照）でもよいし、又は内部が中空の連通路となる二体に分割されて互に嵌合して上下左右に回動できる球面継手で連通接続してもよい。後者の球面継手で接続する構造では、次のスクリューコンベアの方向を上下・左右に変えることができ、胴管内によく納まることが容易となる。
【実施例】
【００１５】
図１〜３に示す実施例１は、スクリューコンベアの吐出口と次段のスクリューコンベアの投入口をフランジ付円筒ダクトで接続し、又吐出口には開閉スライドゲートとしてパイプゲートを設けた例である。
図４，５に示す他の実施例２は、スクリューコンベアの吐出口と次段のスクリューコンベアの投入口とを球面継手で連通・接続した例である。しかも、その接続路途中に異物溜籠を出し自在に取付け、この異物溜籠の側面に負圧吸引管の吸引口を設け、更に負圧吸引管に高濃度泥水注入管と滑材注入管を開閉バルブを介して接続した例である。
【００１６】
（実施例１）
図１〜３に示す実施例１は、１段又は中間スクリューコンベアの吐出口と中間スクリューコンベアをフランジ付円筒ダクトで連通させ、１段目及び中間スクリューコンベアの螺旋羽根の外径及び羽根の螺旋ピッチは同一のものである。尚、泥土の隔壁から前方への注出管は周知であるので省略している。
【００１７】
（符号の説明）
Ｇ１は実施例１の泥土方式密閉型掘進機、Ｄは掘進機の胴管、Ｄ１は先頭胴管、Ｄ２，Ｄ３はその後方の後部胴管、ＤＪは先頭胴管Ｄ１と後方胴管Ｄ２との間又は後部胴管Ｄ２同士の間を水密性で進退して方向が少し変更できるようにする胴管接続部、Ｊは前記胴管Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を連結する方向修正ジャッキ、Ｗは先頭胴管の前面に設けた隔壁、ＲＣは同隔壁Ｗの前方に取付けた回転カッター、ＣＭは同回転カッターＲＣを回動させる駆動装置、Ｈは隔壁Ｗの下方に開口した排土・泥土の取り込みをする排土口、Ｓ１は同排土口に先頭の先端筒口Ｓ１３を接続した胴管Ｄ内で傾斜するように配置した１段目のスクリューコンベア、Ｓ１１はその長筒状ケーシング、Ｓ１２は内部に封入されたスクリュー、Ｓ１３は先端筒口、Ｓ１４は吐出口、Ｓ１５は駆動モータ、Ｓ２，Ｓ３は中間スクリューコンベア、Ｓ２１，Ｓ３１はそれらのケーシング、Ｓ２２，Ｓ３２は中間スクリューコンベアＳ２，Ｓ３内に封入したスクリュー、Ｓ２３，Ｓ３３は投入口、Ｓ２４，Ｓ３４は吐出口、Ｓ２５，Ｓ３５は駆動モータ、ＳＬＧは吐出口Ｓ１４，Ｓ２４，Ｓ３４に設けたパイプゲートを用いたスライドゲート、ＦＧは吐出口Ｓ１４，Ｓ２４，Ｓ３４，・・・・と投入口Ｓ２３，Ｓ３３とを連通するフランジ付円筒ダクト、ＦＧ１，ＦＧ２，ＦＧ３はそのフランジ、ＳＡは１段目又は中間スクリューコンベアＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を支持する支持部材である。ＴＳは泥土圧式密閉型掘進機に後続させる推進管である。
【００１８】
この実施例１では、回転カッターＲＣで掘削された切羽の礫・土砂・泥土は隔壁Ｗの下方の排土口Ｈから流入し、１段目のスクリューコンベアＳ１で胴管Ｄ内の上方へ運ばれて、開放されたスライドゲートＳＬＧを介して吐出口からフランジ付円筒ダクトＦＧを介して、次の中間スクリューコンベアＳ２内に投入され、同じく中間スクリューコンベアＳ２のスクリューＳ２２によって持ち上げられ、同じようにスライドゲートＳＬＧを介して次のフランジ付円筒ダクトＦＧを経て、次の中間スクリューコンベアＳ３へ移送されて、後のコンベアへと搬送される。
【００１９】
ここで、１段目スクリューコンベアＳ１及びその中間スクリューコンベアＳ２，Ｓ３の上端の駆動モータＳ１５，Ｓ２５，Ｓ３５，Ｓ４５は低く抑えられている。そして、フランジ付円筒ダクトＦＧで下方へ落下し、次の中間スクリューコンベアＳ２で略同じ高さまで持ち上げられ、フランジ付円筒ダクトＦＧによって次の中間スクリューコンベアＳ３へ送られる。これによって、泥水・排土は胴管の同じ高さの中間スクリューコンベアＳ２，Ｓ３，Ｓ４，・・・・を持ち上げて落下し、又持ち上げられて搬送される。このように、傾斜した低いスクリューコンベアが平行に複数段設けることで胴管Ｄ内で排土泥水は送られることで、一本の長いスクリューコンベアで排土する場合に比べ、急曲線での掘進でも排土がうまくできる。
【００２０】
各胴管Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の掘進方向が変向されても、１段目及び中間スクリューコンベアＳ１，Ｓ２，Ｓ３の駆動モータＳ１５，Ｓ２５，Ｓ３５の位置が低く設定されているので、これらが胴管内壁と当ることなく胴管の急曲線の変曲を許容しながら作動できるようになっている。
【００２１】
又、フランジ付円筒ダクトＦＧはその取付けを左右方向に振って取付けられるようになっているので、掘進方向が左右又は上下に変更しても図３の（ｂ），（ｃ）に示すようにスクリューコンベアＳ１，Ｓ２，Ｓ３はそれに追従できるようになる。
よって、掘進機の胴管Ｄが方向修正ジャッキＪで急曲線となるように変更されても、スクリューコンベアＳ１，Ｓ２，Ｓ３も方向修正できる。よって、急曲線の地中掘削工事に使用できるようにした。
【００２２】
（実施例２）
図４，５に示す実施例２は、実施例１においてフランジ付円筒ダクトＦＧに代えて図５に示す内部が中空の２つの半球体ＢＪ１，ＢＪ２とを水密状に嵌合した自在球面継手ＢＪを使用して、スクリューコンベアＳ１，Ｓ２，Ｓ３の吐出口Ｓ１４，Ｓ２４と投入口Ｓ２３，Ｓ３３とを連通したものであり、自在球面継手ＢＪは上下方向・左右方向にも後のスクリューコンベアＳ２，Ｓ３を自在にその配置をかえることができる。
これによって、胴管Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の急曲線の変曲に応じた方向にスクリューコンベアＳ１，Ｓ２，Ｓ３を変曲でき、実施例１のものより方向の自在性を高めることができるようにしている。
【００２３】
更に、自在球面継手ＢＪと投入口Ｓ２３，Ｓ３３との間に接続路ＣＰとの間に所要の篩目の異物溜籠ＤＴを出入れ可能に装置している。これによって、大きな岩石・細長い破砕片をこの異物溜籠ＤＴで捕捉して排土路外へ取り出して別ルートで排出させ、排土の後方移送を詰らせないで円滑にできるようにする。そして、同異物溜籠ＤＴの出入口と反対側の面に負圧吸引口ＮＯを押し当てた負圧吸引管ＮＳを設け、同負圧吸引管ＮＳは負圧吸引装置ＮＳＤに接続されている。この負圧吸引管ＮＳの途中に開閉バルブＶ１，Ｖ２を介して高濃度泥水注入管ＮＰと、滑材注入管ＮＫを接続している。
【００２４】
これによって、実施例２では自在球面継手ＢＪで次段の中間スクリューコンベアＳ２，Ｓ３の配置の自在性があるとともに、負圧吸引装置ＮＳＤで発生させた負圧を自在球面継手ＢＪに作用させ、負圧吸引により排土の移送力を高めている。又、必要に応じて高濃度泥水又は滑材を開閉バルブＶ１，Ｖ２を介してスクリューコンベアＳ２，Ｓ３に送り込んで、排土の移送力を高められるようにしている。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、都市地下以外に急曲線に掘削する必要がある地盤でも使用できる。
【符号の説明】
【００２６】
Ｇ１    実施例１の泥土圧式密閉型掘進機
Ｇ２    実施例２の泥土圧式密閉型掘進機
Ｄ    胴管
Ｄ１    先頭胴管
Ｄ２，Ｄ３    後部胴管
ＤＪ    胴管接続部
Ｊ    方向修正ジャッキ
Ｗ    隔壁
ＲＣ    回転カッター
ＣＭ    （回転カッターの）駆動装置
Ｈ    排土口
Ｓ１    スクリューコンベア（１段目）
Ｓ１１    長筒状ケーシング
Ｓ１２    スクリュー
Ｓ１３    先端筒口
Ｓ１４    吐出口
Ｓ１５    駆動モータ
Ｓ２，Ｓ３    中間スクリューコンベア
Ｓ２１，Ｓ３１    ケーシング
Ｓ２３，Ｓ３３    投入口
Ｓ２４，Ｓ３４    吐出口
Ｓ２５，Ｓ３５    駆動モータ
Ｓ２２，Ｓ３２    スクリュー
ＴＳ    推進管
ＳＬＧ    スライドゲート
ＦＧ    フランジ付円筒ダクト
ＢＪ    自在球面継手
ＢＪ１，ＢＪ２    半球体
ＢＦ１，ＢＦ２    球面フランジ
ＯＲ    Ｏリング
ＣＢ    ボルト
ＣＰ    接続路
ＤＴ    異物溜籠
ＮＳＤ    負圧吸引装置
ＮＳ    負圧吸引管
ＮＯ    負圧吸引口
Ｖ１，Ｖ２    開閉バルブ
ＮＰ    高濃度泥水注入管
ＮＫ    滑材注入管
ＯＰ    注入口
【図１】
0006448092.tif 000002
【図２】
0006448092.tif 000003
【図３】
0006448092.tif 000004
【図４】
0006448092.tif 000005
【図５】
0006448092.tif 000006