(57)【要約】【課題】掘削ズリ排出装置の構造を簡単化し設備コストを低減でき、掘削ズリ排出装置の運転負荷を低減でき、掘削ズリの排出を能率よく行い更に掘削ズリ排出管の増設を簡単に行えるようにして立坑施工工期を短縮できる、立坑掘削装置を提供する。【解決手段】立坑Ｔの上端付近から掘削機２まで延びる送水管部６１と、送水管部６１の下端に連通連結されて立坑Ｔの上端付近まで延び掘削ズリを水と共に地上へ搬送する排出管部６２とを備え且つ立坑深さが深くなるのに応じて継ぎ足される掘削ズリ搬送管６０と、送水管部６１にズリ搬送用水を供給する排土用ポンプ６３とを備えた掘削ズリ排出装置３を設け、掘削ズリ排出装置３は、掘削ズリを掘削ズリ搬送管６０内の水流で地上へ搬送するように構成した。【選択図】  図５
2004332487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴部材と、この胴部材の先端側に装備されたカッターヘッドと、これら胴部材とカッターヘッドを推進させる複数の推進用ジャッキとを備えた掘削機を有する立坑掘削用の立坑掘削装置において、
立坑の上端付近から掘削機まで延びる送水管部と、この送水管部の下端に連通連結されて立坑の上端付近まで延び掘削ズリを水と共に地上へ搬送する排出管部とを備え且つ立坑深さが深くなるのに応じて継ぎ足される掘削ズリ搬送管と、
前記送水管部にズリ搬送用水を供給する排土用ポンプとを備えた掘削ズリ排出装置を設け、
前記掘削ズリ排出装置は、掘削ズリを掘削ズリ搬送管内の水流で地上へ搬送するように構成したことを特徴とする立坑掘削装置。
【請求項２】
前記掘削ズリを排出管部内に押し込む掘削ズリ投入装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載の立坑掘削装置。
【請求項３】
前記カッターヘッドの切羽に発生させた水圧を利用して、カッターヘッドで掘削された掘削ズリを水と共に掘削ズリ投入装置まで輸送可能な掘削ズリ輸送機構を設けたことを特徴とする請求項２に記載の立坑掘削装置。
【請求項４】
前記掘削ズリ輸送機構で輸送されてきた掘削ズリと水とを分離する分離装置を設け、そこで分離された掘削ズリを掘削ズリ投入装置に供給することを特徴とする請求項３に記載の立坑掘削装置。
【請求項５】
前記掘削ズリ輸送機構は、一端部がカッターヘッドの前側へ突出し他端部が分離装置に接続された輸送管と、分離装置で分離された水を切羽側へ導出可能な導出管と、この導出管に介装されて切羽の水圧を調節可能な切羽水圧調整ポンプとを有することを特徴とする請求項４に記載の立坑掘削装置。
【請求項６】
前記輸送管の先端部に装備された先行排土カッターと、前記先行排土カッターを進退駆動する進退駆動機構と、先行排土カッターを回動駆動する回動駆動機構とを設けたことを特徴とする請求項５に記載の立坑掘削装置。
【請求項７】
前記分離装置で分離された余剰水を排出管部に排出する為の余剰水排出管と、この余剰水排出管に介装された余剰水排水ポンプとを設けたことを特徴とする請求項５に記載の立坑掘削装置。
【請求項８】
前記カッターヘッドで掘削されたズリが、カッターヘッドのうち輸送管の先端部が突出している部分に集まるように、カッターヘッドを構成したことを特徴とする請求項５に記載の立坑掘削装置。
【請求項９】
前記カッターヘッド前方の地山にボーリングを行い地山内の湧水の状態を調査すると共に、大量の湧水がある場合に地盤改良可能なボーリング装置を設けたことを特徴とする請求項５に記載の立坑掘削装置。
【請求項１０】
前記掘削機で掘削されたトンネルの内面にセグメントを組付けるエレクタ装置を設け、
前記胴部材は、掘削方向向きに相対的に移動自在の後胴と前胴とを有し、
前記複数の推進用ジャッキとして、エレクタ装置で組付けられたセグメントに対して後胴を推進駆動する複数の第１ジャッキと、後胴に対して前胴を推進駆動する複数の第２ジャッキとを設けたことを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の立坑掘削装置。
【請求項１１】
前記後胴をトンネルの内面に固定解除可能に固定する複数の第１グリッパー機構と、前記前胴をトンネルの内面に固定解除可能に固定すると共に掘削機の進行方向を調節可能な複数の第２グリッパー機構とを設けたことを特徴とする請求項１０に記載の立坑掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は立坑掘削装置に関し、特に、掘削ズリを地上へ搬送する為の技術を改善した立坑掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、深度が数１００  ｍもの大深度立坑として、過去では炭坑が、また、最近では鉄道や道路が通る交通トンネルの換気用立坑が実用に供され、将来的には、放射性廃棄物の廃棄等のために、深度が１０００ｍにも達する大深度立坑が必要であると考えられる。これら立坑の掘削方法は、発破掘削と機械掘削とに大別されるが、最近では、機械掘削用の種々の立坑掘削装置が実用化されている。立坑掘削装置の主要な構成は、胴部材と、この胴部材の先端側に装備されたカッターヘッドと、これら胴部材とカッターヘッドを推進させる複数の推進用ジャッキとを備えた掘削機と、掘削ズリ（土砂や礫等）を地上へ搬送する掘削ズリ排出装置である。
【０００３】
特許文献１に記載の立坑掘削装置には、掘削機に、チャンバー内の掘削ズリを泥水にして上方へ輸送するスクリュウーコンベアと、スクリュウーコンベで搬送されてきた泥水を貯留する泥水槽が設けられ、この泥水槽から泥水を吸い上げて地上の泥水処理プラントへ送る排泥管と排泥ポンプ、泥水処理プラントで処理された水を泥水槽へ送る送泥管と送泥ポンプが設けられている。
【０００４】
特許文献２に記載の立坑掘削装置には、掘削機に、掘削ズリを上方へ輸送するバケットコンベアが設けられ、このバケットコンベアは、センターポスト、センターポスト内に設けられた無端状のチェーン、このチェーンに連結された複数のバケット、複数のバケット（チェーン）を回動させる油圧モータを有し、各バケットの先端部に取り付けられた切刃でも地山を掘削可能になっている。尚、センターポストは油圧モータにより鉛直軸心回りに回動可能であり、そのセンターポストの先端部分にヘリカルドラム掘削機が連結されている。
【０００５】
一方、掘削機に、チャンバー内の掘削ズリを水と共に上方へ吸引搬送する混気ジェットポンプと、混気ジェットポンプで搬送されてきた掘削ズリと水を分離する分離装置と、分離装置で分離された掘削ズリを貯留するズリストックビンを設け、この掘削ズリをカプセル輸送方式で地上へ搬送する掘削ズリ排出装置を設けた立坑掘削装置が知られている。分離装置で分離された水は、混気ジェットポンプにより掘削ズリを搬送する為の水として再利用される。
【０００６】
尚、特許文献３には、掘削機前方の地山にボーリングを行い、ボーリングされた穴に挿入された反力受けロッドの下端部分を根固めした状態で、反力受けロッドで反力をとって掘削機を推進させる技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３３２７９２号公報
【特許文献２】特開２００３−３７８０号公報
【特許文献３】特開２００２−３４９１８１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の立坑掘削装置において、特許文献１のような掘削ズリ排出装置を採用した場合、立坑深さが深くなる程、泥水を吸い上げて地上まで送る多数の排泥ポンプが必要となり、これら排泥ポンプの大多数を立坑途中部に設置しなければならないため、掘削ズリ排出装置の設備コストが非常に高価になり、この掘削ズリ排出装置の運転負荷も大きくなる。これら排泥ポンプを設置する作業負荷も大きく、更に、立坑深さが深くなり、掘削ズリを複数の中継地点で中継しながら搬送するようにすると、掘削ズリの排出を能率よく行うことができなくなり、立坑施工工期が長くなる。
【０００９】
また、特許文献１のような掘削ズリ排出装置を採用した場合、排泥ポンプが故障したり停電等の緊急時に排泥ポンプが作動停止すると、排泥管内の搬送途中の掘削ズリが水と共に落下し、排泥管が閉塞・破損したりポンプが破損する虞がある。尚、前記カプセル輸送式の掘削ズリ排出装置でも、設備コストが高価になり、掘削ズリの排出を能率よく行うことが難しい。
【００１０】
掘削機内において掘削ズリをカッターヘッド付近から上方へ輸送する掘削ズリ輸送機構として、特許文献１ではスクリューコンベアが設けられ、特許文献２ではバケットコンベアが設けられているが、これらの機構は何れも部品点数が多い複雑な構造であり、駆動用の油圧モータを必要とするため、掘削ズリ輸送機構の設備コストが高価になり、また、掘削ズリ輸送機構の駆動負荷も大きくなる。
【００１１】
特許文献１〜３には、掘削機前方の地山からの湧水についての対策については何ら開示されていない。即ち、地山の湧水の状態に応じて、カッターヘッドには湧水よる水圧が作用する場合と作用しない場合とがあり、その水圧がカッターヘッドに作用した場合でも、その水圧は一定圧でなく安定しないことが多いため、常時、カッターヘッドを適度な押付力で前方の地山に押し付けることが難しく、その結果、地山の掘削を能率的に行えないという虞がある。
【００１２】
従来の立坑掘削装置では、カッターヘッド付近の掘削ズリを取り残すことなく上方へ掘削ズリ輸送機構で輸送することは難しく、掘削ズリの取り残しがあると、その掘削ズリによってカッターヘッドが回転不良を起こす虞があるし、カッターヘッドが磨耗し易くなる。尚、掘削機は数１００  トンの重量になるものもあり、その掘削機の荷重支持のために地上からウインチで吊り下げることは、設備コストや安全面で望ましくはなく、また、前記課題同様に、カッターヘッドを適度な押付力で前方の地山に押し付けることも難しい。
【００１３】
本発明の目的は、掘削ズリ排出装置の構造を簡単化し設備コストを低減すること、掘削ズリ排出装置の運転負荷を低減すること、掘削ズリの排出を能率よく行い更に掘削ズリ排出管の増設を簡単に行えるようにして立坑施工工期を短縮すること、掘削機内において掘削ズリを上方へ輸送する掘削ズリ輸送機構の構造を簡単化し設備コストを低減すること、掘削ズリ輸送機構の駆動負荷を低減すること、カッターヘッドを適度な押付力で前方の地山に押し付けてカッターヘッドで地山掘削を能率的に行うこと、掘削ズリの取り残しを防止してカッターヘッドの回転不良や磨耗を極力防止すること、等々である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１の立坑掘削装置は、胴部材と、この胴部材の先端側に装備されたカッターヘッドと、これら胴部材とカッターヘッドを推進させる複数の推進用ジャッキとを備えた掘削機を有する立坑掘削用の立坑掘削装置において、立坑の上端付近から掘削機まで延びる送水管部と、この送水管部の下端に連通連結されて立坑の上端付近まで延び掘削ズリを水と共に地上へ搬送する排出管部とを備え且つ立坑深さが深くなるのに応じて継ぎ足される掘削ズリ搬送管と、前記送水管部にズリ搬送用水を供給する排土用ポンプとを備えた掘削ズリ排出装置を設け、前記掘削ズリ排出装置は、掘削ズリを掘削ズリ搬送管内の水流で地上へ搬送するように構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
この立坑掘削装置において、掘削ズリ排出装置は、立坑の上端付近から掘削機まで延びる送水管部と、この送水管部の下端に連通連結されて立坑の上端付近まで延びる排出管部とを備えた掘削ズリ搬送管を有し、この掘削ズリ排出装置の排土用ポンプにより送水管部にズリ搬送用水が供給されて、掘削ズリ搬送管内に水流が発生し、掘削ズリ搬送管内に掘削ズリを導入することにより、その掘削ズリが掘削ズリ搬送管内の水流で地上へ搬送され排出される。
【００１６】
掘削ズリ搬送管は、送水管部と排出管部とを連通連結したサイフォン管的な管となり、この掘削ズリ搬送管と排土用ポンプとを用いた所謂サイフォン技術を採用することにより、排土用ポンプとして、非常に高出力のポンプや多数のポンプを設けなくても、立坑深さ、つまり掘削ズリ搬送管の上下方向長さに殆ど影響を受けず、立坑深さが深くなっても、掘削ズリ搬送管内に水流を発生させて掘削ズリを搬送することが可能になる。こうして、掘削ズリ排出装置の構造を簡単化し設備コストを低減することができ、掘削ズリ排出装置の運転負荷も低減できる。
【００１７】
掘削ズリ排出装置は、立坑深さが深くなるのに応じて掘削ズリ搬送管を継ぎ足すことにより対応でき、この継ぎ足し作業も簡単に行うことができ、しかも、この掘削ズリ排出装置により、掘削ズリを掘削機から地上まで中継することなく一気に搬送できるため、掘削ズリの排出を能率よく行うことができ、その結果、立坑施工工期を大幅に短縮することができる。排土用ポンプが故障したり停電等の緊急時に排土用ポンプが作動停止しても、掘削ズリ搬送管内の少なくとも水は落下することなく保持されるため、掘削ズリ搬送管や排土用ポンプが破損するのを極力防止でき、安全面でも優れたものになる。
【００１８】
請求項２の立坑掘削装置は、請求項１の発明において、前記掘削ズリを排出管部内に押し込む掘削ズリ投入装置を設けたことを特徴とするものである。立坑深さが深くなり、掘削ズリ搬送管の地上からの上下方向距離が長くなる程、掘削ズリを押し込む部分の掘削ズリ搬送管内の水圧は高圧になるが、この場合でも、掘削ズリ投入装置により、掘削ズリ搬送管からの水の流出を防止して、掘削ズリを排出管部内に確実に押し込むことができる。
【００１９】
請求項３の立坑掘削装置は、請求項２の発明において、前記カッターヘッドの切羽に発生させた水圧を利用して、カッターヘッドで掘削された掘削ズリを水と共に掘削ズリ投入装置まで輸送可能な掘削ズリ輸送機構を設けたことを特徴とするものである。それ故、掘削ズリ輸送機構の駆動負荷を軽減可能とすると共に、掘削ズリを掘削ズリ投入装置まで簡単・確実に輸送することができる。
【００２０】
請求項４の立坑掘削装置は、請求項３の発明において、前記掘削ズリ輸送機構で輸送されてきた掘削ズリと水とを分離する分離装置を設け、そこで分離された掘削ズリを掘削ズリ投入装置に供給することを特徴とするものである。分離装置で分離された掘削ズリを掘削ズリ投入装置により排出管部内に能率よく押し込むことができ、また、分離装置で分離された水を再利用したり、そのうちの余剰水については、掘削ズリ搬送管に排出することもできる。
【００２１】
請求項５の立坑掘削装置は、請求項４の発明において、前記掘削ズリ輸送機構は、一端部がカッターヘッドの前側へ突出し他端部が分離装置に接続された輸送管と、分離装置で分離された水を切羽側へ導出可能な導出管と、この導出管に介装されて切羽の水圧を調節可能な切羽水圧調整ポンプとを有することを特徴とするものである。
【００２２】
切羽水圧調整ポンプにより、分離装置で分離された水をカッターヘッドの切羽に積極的に供給することにより、切羽の水圧を高めて適正圧に調節することができ、その水圧で掘削ズリを水と共に輸送管を介して分離装置へ確実に安定的に輸送することができ、しかも、その水圧を加味して、掘削機の荷重支持を行うと共に、カッターヘッドを適度な押付力で前方の地山に押し付けて、カッターヘッドで地山掘削を能率的に行うことが可能になる。また、掘削ズリ輸送機構は、輸送管、導出管、切羽水圧調整ポンプを有する簡単な構造であるため、掘削ズリ輸送機構の設備コストを低減できる。
【００２３】
請求項６の立坑掘削装置は、請求項５の発明において、前記輸送管の先端部に装備された先行排土カッターと、前記先行排土カッターを進退駆動する進退駆動機構と、先行排土カッターを回動駆動する回動駆動機構とを設けたことを特徴とするものである。進退駆動機構により先行排土カッターの突出位置を調節し、回動駆動機構により先行排土カッターを回動させて回収穴を形成し、その回収穴に掘削ズリを集め、場合によって、先行排土カッターを進退させ回動させながら、掘削ズリを輸送管で吸い上げて回収し輸送することができる。掘削ズリの取り残しを防止してカッターヘッドの回転不良や磨耗を極力防止することができる。
【００２４】
請求項７の立坑掘削装置は、請求項５の発明において、前記分離装置で分離された余剰水を排出管部に排出する為の余剰水排出管と、この余剰水排出管に介装された余剰水排出ポンプとを設けたことを特徴とするものである。前方の地山からの湧水が多く切羽の水圧が適正圧以上になる場合、この余剰水排出管と余剰水排出ポンプにより、分離装置で分離された水を積極的に掘削ズリ搬送管に排出し、切羽の水圧を低下させ適正圧に調節することができる。
【００２５】
請求項８の立坑掘削装置は、請求項５の発明において、前記カッターヘッドで掘削されたズリが、カッターヘッドのうち輸送管の先端部が突出している部分に集まるように、カッターヘッドを構成したことを特徴とするものである。ここで、カッターヘッドは、前記輸送管の先端部が突出している部分（先行部分）が最も先行した下向きの傘状に、更に、カッターヘッドの前面部に複数の寄せ板を渦巻き状に取り付けて構成される。こうして、カッターヘッドの先行部分に掘削ズリを確実に集め、その掘削ズリを輸送管で吸い上げて回収して輸送でき、掘削ズリの取り残しを防止してカッターヘッドの回転不良や磨耗を極力防止できる。
【００２６】
請求項９の立坑掘削装置は、請求項５の発明において、前記カッターヘッド前方の地山にボーリングを行い地山内の湧水の状態を調査すると共に、大量の湧水がある場合に地盤改良可能なボーリング装置を設けたことを特徴とするものである。ボーリング装置により、カッターヘッド前方の地山にボーリングを行って地山内の湧水の状態を調査し、大量の湧水がある場合にモルタルを注入する等して地盤改良して、湧水を調整することができる。
【００２７】
請求項１０の立坑掘削装置は、請求項１〜９の何れかの発明において、前記掘削機で掘削されたトンネルの内面にセグメントを組付けるエレクタ装置を設け、前記胴部材は、掘削方向向きに相対的に移動自在の後胴と前胴とを有し、前記複数の推進用ジャッキとして、エレクタ装置で組付けられたセグメントに対して後胴を推進駆動する複数の第１ジャッキと、後胴に対して前胴を推進駆動する複数の第２ジャッキとを設けたことを特徴とするものである。
【００２８】
エレクタ装置を設けることにより、掘削機で掘削されたトンネルの内面をセグメントで覆工しつつ、立坑を掘削していくことができる。トンネルの内面に組み付けられたセグメントに複数の第１ジャッキの反力をとって前胴及び後胴を推進させることができ、また、トンネルの内面に固定された後胴に複数の第２ジャッキの反力をとって前胴を推進さることもでき、この２通りの方法にて、先端側のカッターヘッドで前方の地山を掘削することができる。
【００２９】
請求項１１の立坑掘削装置は、請求項１０の発明において、前記後胴をトンネルの内面に固定解除可能に固定する複数の第１グリッパー機構と、前記前胴をトンネルの内面に固定解除可能に固定すると共に掘削機の進行方向を調節可能な複数の第２グリッパー機構とを設けたことを特徴とするものである。複数の第１グリッパー機構により後胴をトンネルの内面に固定した状態で、複数の第２ジャッキを駆動して前胴を推進させる際、また、複数の第１ジャッキを駆動して前胴及び後胴を推進させる際に、複数の第２グリッパー機構により掘削機の進行方向を調節することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態は、掘削機を有する立坑掘削用の立坑掘削装置に、本発明を適用した場合の一例である。尚、掘削機の掘削方向である下方を、適宜、前方、先端側として説明する。
図１〜図５に示すように、立坑掘削装置１は、立坑Ｔ（鉛直向きのトンネルＴ）を掘削する掘削機２と、掘削機２により掘削された掘削ズリを地上まで搬送して排出する掘削ズリ排出装置３を備えている。
【００３１】
図１〜図４に示すように、掘削機２は、胴部材１０と、胴部材１０の先端側に装備されたカッターヘッド１１と、胴部材１０とカッターヘッド１１を推進させる複数の推進用ジャッキ１２と、掘削機２で掘削されたトンネルＴの内面にセグメントＳを組付けるエレクタ装置１３を備えている。
【００３２】
胴部材１０は、掘削方向向き（上下方向向き）に相対的に移動自在の胴部材本体となる後胴１０Ａと前胴１０Ｂとを有し、後胴１０Ａの下部に、前胴１０Ｂの上部がスライド可能に外嵌されている。後胴１０Ａ又は前胴１０Ｂには、これら後胴１０Ａと前胴１０Ｂとの嵌合部間を、常時シールする環状のスライドシール２０と、緊急時に止水する環状の緊急止水シール２１が装備されている。
【００３３】
複数の推進用ジャッキ１２として、エレクタ装置１３で組付けられたセグメントＳに対して後胴１０Ａを推進駆動する複数の第１ジャッキ１２Ａと、後胴１０Ａに対して前胴１０Ｂを推進駆動する複数の第２ジャッキ１２Ｂが設けられている。後胴１０Ａの長さ方向中央部分の内面に後胴リングフレーム２２が固着され、複数の第１ジャッキ１２Ａは上向きにして後胴１０Ａの内面に沿って周方向に適当間隔おきに配設され、後胴リングフレーム２２に挿通状に固定されている。
【００３４】
また、前胴１０Ｂの前部の内面に、その前面板が隔壁となる前胴リングフレーム２３が固着され、複数の第２ジャッキ１２Ｂは上下方向向きにして胴部材１０の内面に沿って周方向に適当間隔おきに配設され、第２ジャッキ１２Ｂの上端部（ロッドの上端部）が後胴リングフレーム２２に連結され、下端部（ジャッキ本体の下端部）が前胴リングフレーム２３に連結されている。これら第１，第２ジャッキ１２Ａ，１２Ｂに油圧を供給する油圧供給ユニット２５が、後胴リングフレーム２２に装備されている。尚、この油圧供給ユニット２５は、後述の、第１グリッパー機構１４Ａの油圧シリンダ２６、第２グリッパー機構１４Ｂの油圧シリンダ２８、掘削ズリ投入装置５０の油圧ジャッキ６６、進退駆動機構８０の油圧シリンダ８０ａ等にも油圧を供給する共通の装置となっている。
【００３５】
ここで、図１〜図３に示すように、掘削機２には、後胴１０ＡをトンネルＴの内面に固定解除可能に固定する複数（例えば、４つ）の第１グリッパー機構１４Ａと、前胴１０ＢをトンネルＴの内面に固定解除可能に固定すると共に掘削機１の進行方向を調節可能な複数（例えば、４つ）の第２グリッパー機構１４Ｂが設けられている。
【００３６】
複数の第１グリッパー機構１４Ａは、後胴１０Ａの長さ方向中央部分に設けられ、これら第１グリッパー機構１４Ａを装備する為の複数の凹部１０ａが後胴１０Ａに形成されている。各第１グリッパー機構１４Ａは上下１対の油圧シリンダ２６を有し、これら油圧シリンダ２６がトンネルＴの中心側に向くように凹部１０ａに装着されて、ピストンロッド２６ｂの先端部が凹部底壁１０ｂに連結されている。各第１グリッパー機構１４Ａの１対のシリンダ本体２６ａを内蔵したブロックに断面円弧状の押え板２７が連結されて、複数の第１グリッパー機構１４Ａの複数の油圧シリンダ２６が進出駆動されると、複数の押え板２７がトンネルＴの内面に押し付けられて、後胴１０ＡがトンネルＴの内面に固定される。
【００３７】
複数の第２グリッパー機構１４Ｂは、前胴１０Ｂの前端部分に設けられ、これら第２グリッパー機構１４Ｂを装備する為の複数の凹部１０ｃが前胴１０Ｂに形成されている。各第２グリッパー機構１４Ｂは油圧シリンダ２８を有し、この油圧シリンダ２８がトンネルＴの中心側に向くように凹部１０ｃに装着されて、複数の第２グリッパー機構１４Ｂの複数の油圧シリンダ２８が進出駆動されると、これら油圧シリンダ２８のシリンダ本体を内蔵したブロックがトンネルＴの内面に押し付けられて、前胴１０ＢがトンネルＴの内面に固定される。
【００３８】
複数の第１ジャッキ１２Ａ、複数の第２ジャッキ１２Ｂ、複数の第１グリッパー機構１４Ａ、複数の第２グリッパー機構１４Ｂを設けたことにより、複数の第１グリッパー機構１４Ａにより後胴１０ＡをトンネルＴの内面に固定した状態で、複数の第２グリッパー機構１４Ｂにより掘削機１の進行方向を調節して、複数の第２ジャッキ１２Ｂを駆動して前胴１０Ｂを推進させ、カッターヘッド１１で前方の地山を掘削させ、また、複数の第１ジャッキ１２Ａを駆動して後胴１０Ａ及び前胴１０Ｂを推進させることができる。
【００３９】
図１、図２、図４に示すように、カッターヘッド１１は、短尺の筒状部３０と、筒状部３０の下端部に連結された前面板部３１と、前面板部３１に取り付けられた複数のローラカッター３２とを有する。前面板部３１には比較的大径の中央穴３１ａと複数の小径穴３１ｂが形成され、中央穴３１ａからは、掘削ズリ輸送機構５１の輸送管７５と、輸送管７５に外嵌されたスリーブ７８の先端部が下側へ突出し、この輸送管７５の先端部に先行排土カッター３３が装備され、この先行排土カッター３３には複数のビット３３ａが取り付けられている。
【００４０】
カッターヘッド１１の前面板部３１は、その中央部分が最も下方へ突出する下向きの傘状に形成され、前面板部３１には、複数の寄せ板３４，３５が渦巻き状に取り付けられている。このカッターヘッド１１による掘削面は中央部分に向かって下がる傾斜面となり、カッターヘッド１１が図４の矢印ａ方向に回転することにより、掘削ズリは複数の寄せ板３４，３５により掻き寄せられるように傾斜面を落ちて中央部分に集まってくる。このように、カッターヘッド１１で掘削されたズリが、カッターヘッド１１のうち輸送管７５の先端部が突出している中央部分に集まるように、カッターヘッド１１が構成されている。
【００４１】
カッターヘッド１１を回動駆動する機構については、カッターヘッド１１の後端部にリング部材４０が連結され、リング部材４０の後端部にリングギヤ４１が連結され、リングギヤ４１には複数の駆動ギヤ４２が噛合されている。リング部材４０は、前胴リングフレーム２３のリング状の穴に環状シール部材を介して回動自在に嵌合され、その穴の後部側スペースにリングギヤ４１と複数の駆動ギヤ４２が配設されている。複数の駆動ギヤ４２が、前胴リングフレーム２３に固定された複数の駆動モータ４３で駆動されて、リングギヤ４１及びリング部材４２と共にカッターヘッド１１が回動駆動される。
【００４２】
図１に示すように、エレクタ装置１３は、セグメントＳを把持解除可能に把持する把持部４５と把持部４５をトンネルＴの径方向に移動させる機構とを含むエレクタ本体４６であって、後胴リングフレーム２２に鉛直軸心回りに回動自在に支持されたエレクタ本体４６と、エレクタ本体４６を回動させる駆動モータ４７を含む機構とを備えたものである。エレクタ装置１３により組み付けられた複数のセグメントＳのうち、上下方向に適当間隔おきのセグメントＳはロックボルトＳＢによりトンネルＴの内面に強固に固定される。尚、セグメントＳを地上からエレクタ装置１３まで搬送するセグメント搬送装置を備えている。尚、後胴１０Ａの上端部分には、この後胴１０Ａと組み付けられたセグメントＳの間を、常時シールするテールシールと緊急時に止水する止水シールが設けられいる。
【００４３】
さて、図１〜図５に示すように、この立坑掘削装置１は、掘削ズリ排出装置３、掘削ズリ投入装置５０、掘削ズリ輸送機構５１、分離装置５２、余剰水排出機構５３、ボーリング装置５４が備えられ、この掘削ズリ排出装置３以外の装置及び機構５０〜５４が掘削機２に装備されている。
【００４４】
先ず、掘削ズリ排出装置３について説明する。
図１、図５に示すように、掘削ズリ排出装置３には、立坑Ｔの上端付近の地上から掘削機２まで延びる送水管部６１と、送水管部６１の下端に連通連結されて立坑Ｔの上端付近の地上まで延び掘削ズリを水と共に地上へ搬送する排出管部６２とを備えた掘削ズリ搬送管６０と、立坑Ｔの上端付近の地上に設置されて送水管部６１にズリ搬送用水を供給する排土用ポンプ６３とが設けられ、掘削ズリ排出装置３は、掘削ズリを掘削ズリ搬送管６０内の水流で地上へ搬送するように構成されている。尚、地上へ搬送された掘削ズリと水は掘削ズリ分離装置で分離され、その水については再利用して送水管部６１に供給することができる。
【００４５】
掘削ズリ搬送管６０は、その送水管部６１と排出管部６２とが独立した管で構成されており、下端部がＵ字状になるサイフォン管的な管であるため、立坑Ｔの深さ、つまり掘削ズリ搬送管６０の上下方向長さに殆ど影響を受けず、立坑Ｔの深さが深くなっても、地上に設置した排土用ポンプ６３により給水管部６１にズリ搬送用水が供給されると、掘削ズリ搬送管６０内に水流が発生し、この水流によって掘削ズリが地上まで搬送される。
【００４６】
排出管部６２には、その下端位置付近において掘削ズリ投入装置５０が接続され、この掘削ズリ投入装置５０により排出管部６２に掘削ズリが押し込まれ、また、掘削ズリ投入装置５０との接続部よりも下流側に、余剰水排出機構５３の余剰水排水管８５が連通連結されている。尚、掘削ズリ搬送管６０の途中数カ所がエレクタ装置１３で組み付けられたセグメントＳに連結され支持されている。
【００４７】
この掘削ズリ搬送管６０は、立坑Ｔの深さが深くなるのに応じて継ぎ足される。この場合、既設の送水管部６１と排出管部６２に、所定長さの送水増設管と排出増設管とをボルトにより連結して増設する。
【００４８】
次に、掘削ズリ投入装置５０、掘削ズリ輸送機構５１、分離装置５２、余剰水排出機構５３について説明する。
掘削ズリ投入装置５０は、前述の通り、掘削ズリを掘削ズリ搬送管６０内に押し込む為の装置であり、エレクタ装置１３の上側の架台８上に設置されている。この立坑掘削装置１では、深度が数１００  ｍ以上、更には深度が１０００ｍに達する大深度立坑の掘削を想定しており、それ故、掘削ズリ搬送管６０内の下端位置での水圧は非常に高圧になり、この高圧の水圧に抗して掘削ズリを掘削ズリ搬送管６０内に押し込む為の掘削ズリ投入装置５０である。
【００４９】
この掘削ズリ投入装置５０の一例として、図１、図６〜図９に示すように、左右１対のプランジャー６５と、これらプランジャー６５を夫々駆動する１対の油圧ジャッキ６６とを有する。１対のプランジャー６５の先端部がスライド板６７に固定され、そのスライド板６７がスライドガイド６８にスライド移動自在に係合されている。１対のプランジャー６５の基端部と１対の油圧ジャッキ６６の基端部が連結板６９ａ，６９ｂで一体的に連結されている。
【００５０】
スライド板６７には、１対のプランジャー６５のズリ出入口に連通する２つのスライド板穴が形成され、スライドガイド６８の鉛直板部には３つのスライドガイド穴が形成され、隣合う２つのスライドガイド穴間の間隔は、２つのスライド板穴間の間隔と同じである。スライドガイド６８には、３つのスライドガイド穴の真ん中の穴に連通するズリ導出管７０と、両側の穴に連通する１対のズリ導入管７１が連結されている。
【００５１】
ズリ導出管７０が排出管部６２に連通連結され、１対のズリ導入管７１が分離装置５２のズリ貯留部５１ａの下端に連通連結されている。スライドガイド６８は、図示略の油圧ジャッキによりスライド駆動され、図８、図９の矢印を左方とした場合、図８に示すように、左側のプランジャー６５のズリ出入口がズリ導出管７０に連通すると、右側のプランジャー６５のズリ出入口が右側のズリ導入管７１に連通し、この状態で、１対の油圧ジャッキ６６を駆動して、左側のプランジャー６５内の掘削ズリをズリ導出管７０を介して排出管部６２内に押し込み、右側のプランジャー６５内に掘削ズリを導入することができる。
【００５２】
また、図９に示すように、右側のプランジャー６５のズリ出入口がズリ導出管７０に連通すると、左側のプランジャー６５のズリ出入口が左側のズリ導入管７１に連通し、この状態で、１対の油圧ジャッキ６６を駆動して、右側のプランジャー６５内の掘削ズリをズリ導出管７０を介して排出管部６２内に押し込み、左側のプランジャー６５内に掘削ズリを導入することができる。こうした動作を繰り返し行い、掘削ズリを排出管部６２内に能率的に押し込むことができる。
【００５３】
図１、図２、図５に示すように、掘削ズリ輸送機構５１は、カッターヘッド１１の前方の地山からの湧水の水圧を利用して、カッターヘッド１１で掘削された掘削ズリを水と共に掘削ズリ投入装置５０まで輸送可能な機構であり、この掘削ズリ輸送機構５１で輸送されてきた掘削ズリと水が、架台８上に設置された分離装置５２に供給され、その分離装置５２で分離された掘削ズリが、前述のように、掘削ズリ投入装置５０に供給される。
【００５４】
掘削ズリ輸送機構５１は、一端部（下端部）がカッターヘッド１１の前側へ突出し他端部（上端部）が分離装置５２に接続された輸送管７５と、分離装置５２で分離された水を切羽側であるカッターヘッド１１の内側へ導出可能な導出管７６と、導出管７６に介装されて切羽側の水圧を調節可能な切羽水圧調整ポンプ７７とを有する。切羽水圧調整ポンプ７７は、架台８の上側の架台９上に設置されている。
【００５５】
輸送管７５は、掘削機２に固定的に設けられた固定輸送管７５ａと、この固定輸送管７５ａに対して伸縮且つ回動可能に連通連結された可動輸送管７５ｂからなり、可動輸送管７５ｂにスリーブ７８が外嵌され、スリーブ７８が前胴リングフレーム２３に固定されたベアリング部材７９により回動自在に支持されている。可動輸送管７５ｂとスリーブ７８の先端部分がカッターヘッド１１の中央穴３１ａから前側へ突出し、その可動輸送管７５ｂの先端部に先行排土カッター３３が装備されている。この先行排土カッター３３で掘削された先行穴に掘削ズリが集まり、その掘削ズリが水と共に輸送管７５に入り込み、この輸送管７５で分離装置５２まで輸送される。
【００５６】
導出管７６は少なくとも２股７６ａに分かれて、前胴リングフレーム２３の前側の切羽側へ突出している。輸送管７５内の水流は切羽の水圧により発生するが、検出された切羽の水圧が掘削ズリを効果的に輸送する適正圧よりも低圧の場合、適正圧まで高めるために、切羽水圧調整ポンプ７７が駆動され、分離装置５２で分離された水が切羽側へ積極的に導出される。尚、切羽の水圧が適正圧よりも高圧の場合には、切羽水圧調整ポンプ７７の作動を停止させ、後で説明する余剰水排出機構５３を作動させて、切羽の水圧を適正圧まで低めるようにする。
【００５７】
ここで、可動輸送管７５ｂを進退駆動する油圧シリンダ８０ａを含む進退駆動機構８０と、可動輸送管７５ｂを回動駆動する駆動モータ８１ａを含む回動駆動機構８１が設けられている。進退駆動機構８０においては、油圧シリンダ８０ａのシリンダ本体が前胴リングフレーム２３にブラケットにより固定され、ピストンロッドの先端部が、可動輸送管７５ｂに対して回動可能に且つ上下方向に相対移動不能に連結されている。
【００５８】
図１、図２、図５に示すように、余剰水排出機構５３は、余剰水を排出管部６１に排出する為の機構であり、分離装置５２で分離された余剰水を排出管部６２に排出する為の余剰水排出管８５と、余剰水排出管８５に介装された余剰水排出ポンプ８６とを有する。前方の地山から湧水により余剰水がある場合、切羽の水圧が適正圧よりも高圧の場合に適正圧にするために、余剰水排出管８５が駆動されて、分離装置５２で分離された余剰水が排出管部６２に積極的に排出される。尚、立坑Ｔの深さが深くなると、排出管部６２との接続部分における排出管部６１内の水圧は高圧になるため、余剰水排出ポンプ８６については、その高圧の水圧に抗して余剰水を排出管部６２に押し込むことが可能な油圧プランジャー型のポンプとしてもよい。
【００５９】
次に、ボーリング装置５４について説明する。
図１、図２に示すように、ボーリング装置５４は、カッターヘッド１１の前方の地山にボーリングを行い地山内の湧水の状態を調査すると共に、大量の湧水がある場合に地盤改良可能に構成されている。このボーリング装置５４は、先端部にビットを取り付けたボーリングロッドを進退駆動且つ回転駆動可能なボーリング装置本体９０を有し、ボーリング装置本体９０の位置及び姿勢を調節可能な複数のリンク及び複数の油圧シリンダを有する位置姿勢調節機構９１とを有する。
【００６０】
前胴リングフレーム２３には複数のガイド管９２が挿通状に固定され、このうちの１本を使用し、その使用ガイド管９２に対して位置姿勢調節機構９１によりボーリング装置本体９０の位置及び姿勢を調節することにより、ボーリング装置本体９０により、ボーリングロッドを使用ガイド管９２に挿通させ、カッターヘッド１１の小径穴３１ｂに挿通させて、回動させながら進出させて地山をボーリングしていく。ボーリングロッドに地盤改良材供給通路を形成し、ボーリングロッドの先端からモルタル等の地盤改良材を注入して地盤改良できる。尚、各ガイド管９２には非使用時に管路閉止可能に開閉弁部材が装着されている。
【００６１】
以上説明した立坑掘削装置１の作用・効果について説明する。
先ず、この立坑掘削装置１は、立坑Ｔの上端付近の地上から掘削機２まで延びる送水管部６１と、この送水管部６１の下端に連通連結されて立坑Ｔの上端付近の地上まで延び掘削ズリを水と共に地上へ搬送する排出管部６２とを備え且つ立坑Ｔの深さが深くなるのに応じて継ぎ足される掘削ズリ搬送管６０と、送水管部６１にズリ搬送用水を供給する排土用ポンプ６３とを備えた掘削ズリ排出装置３を設け、掘削ズリ排出装置３は、掘削ズリを掘削ズリ搬送管６０内の水流で地上へ搬送するように構成したものである。
【００６２】
つまり、掘削ズリ搬送管６０は、送水管部６１と排出管部６２とを連通連結したサイフォン管的な管となり、この掘削ズリ搬送管６０と排土用ポンプ６３とを用いた所謂サイフォン技術を採用することにより、排土用ポンプ６３として、非常に高出力のポンプや多数のポンプを設けなくても、立坑深さ、つまり掘削ズリ搬送管６０の上下方向長さに殆ど影響を受けず、立坑Ｔの深さが深くなっても、掘削ズリ搬送管６０内に水流を発生させて掘削ズリを搬送することが可能になる。こうして、掘削ズリ排出装置３の構造を簡単化し設備コストを低減することができ、掘削ズリ排出装置３の運転負荷も低減することができる。
【００６３】
掘削ズリ排出装置３は、立坑Ｔの深さが深くなるのに応じて掘削ズリ搬送管６０を継ぎ足すことにより対応でき、この継ぎ足し作業も簡単に行うことができ、しかも、この掘削ズリ排出装置３により、掘削ズリを掘削機２から地上まで中継することなく一気に搬送できるため、掘削ズリの排出を能率よく行うことができ、その結果、立坑施工工期を大幅に短縮することができる。また、排土用ポンプ６３が故障したり停電等の緊急時に排土用ポンプ６３が作動停止しても、掘削ズリ搬送管６０内の少なくとも水は落下することなく保持されるため、掘削ズリ搬送管６０や排土用ポンプ６３が破損するのを極力防止することができ、安全面でも優れたものになる。
【００６４】
掘削ズリを排出管部６２内に押し込む掘削ズリ投入装置５０を設けたので、立坑Ｔの深さが深くなり、掘削ズリ搬送管６０の地上からの上下方向距離が長くなる程、ズリ押し込み部分における掘削ズリ搬送管６０内の水圧は高圧になるが、この場合でも、掘削ズリ投入装置５０により、掘削ズリ搬送６０管からの水の流出を防止して、掘削ズリを排出管部６２内に確実に押し込むことができる。
【００６５】
カッターヘッド１１の切羽に発生させた水圧を利用して、カッターヘッド１１で掘削された掘削ズリを水と共に掘削ズリ投入装置５０まで輸送可能な掘削ズリ輸送機構５１を設けたので、掘削ズリ輸送機構５１の駆動負荷を軽減可能とすると共に、掘削ズリを掘削ズリ投入装置５０まで簡単・確実に輸送できる。
【００６６】
掘削ズリ輸送機構５１で輸送されてきた掘削ズリと水とを分離する分離装置５２を設け、そこで分離された掘削ズリを掘削ズリ投入装置５０に供給するので、分離装置５２で分離された掘削ズリを掘削ズリ投入装置５０により排出管部６２内に能率よく押し込むことができ、また、分離装置５２で分離された水を再利用したり、その内の余剰水については、余剰水排出管８５から掘削ズリ搬送管６０に排出することができる。
【００６７】
掘削ズリ輸送機構５１は、一端部がカッターヘッド１１の前側へ突出し他端部が分離装置５２に接続された輸送管７５と、分離装置５２で分離された水を切羽側へ導出可能な導出管７６と、この導出管７６に介装されて切羽の水圧を調節可能な切羽水圧調整ポンプ７７とを有するものである。
【００６８】
それ故、切羽水圧調整ポンプ７７により、分離装置５２で分離された水を再利用しカッターヘッド１１の切羽に積極的に供給することにより、切羽の水圧を高めて適正圧に調節することができ、その水圧で掘削ズリを水と共に輸送管７５を介して分離装置５２へ確実に安定的に輸送でき、しかも、その水圧を加味して、掘削機１の荷重支持を行うと共に、カッターヘッド１１を適度な押付力で前方の地山に押し付けて、カッターヘッド１１で地山掘削を能率的に行うことが可能になる。また、掘削ズリ輸送機構７５は、輸送管７５、導出管７６、切羽水圧調整ポンプ７７を有する簡単な構造であるため、掘削ズリ輸送機構５１の設備コストを低減することができる。
【００６９】
可動輸送管７５ｂの先端部に装備された先行排土カッター３３と、可動輸送管７５ｂを進退駆動する進退駆動機構８０と、可動輸送管７５ｂを回動駆動する回動駆動機構８１とを設けたので、進退駆動機構８０により先行排土カッター３３の突出位置を調節し、回動駆動機構８１により先行排土カッター３３を回動させて回収穴を形成し、その回収穴に掘削ズリを集め、場合によって、先行排土カッター３３を進退させ回動させながら、掘削ズリを輸送管７５で吸い上げて回収し輸送することができる。掘削ズリの取り残しを防止してカッターヘッド１１の回転不良や磨耗を極力防止することができる。
【００７０】
分離装置５２で分離された余剰水を排出管部６２に排出する為の余剰水排出管８５と、この余剰水排出管８５に介装された余剰水排出ポンプ８６とを有する余剰水排出機構５３を設けたので、前方地山からの湧水が多く切羽の水圧が高圧過ぎる場合、分離装置５２で分離された水を積極的に掘削ズリ搬送管６０に排出し、切羽の水圧を低下させ調節することができる。
【００７１】
カッターヘッド１１で掘削されたズリが、カッターヘッド１１のうち輸送管７５の先端部が突出している部分に集まるように、カッターヘッド１１を構成したので、カッターヘッド１１の先行部分に掘削ズリを確実に集め、その掘削ズリを輸送管７５で吸い上げて回収して輸送でき、掘削ズリの取り残しを防止してカッターヘッド１１の回転不良や磨耗を極力防止できる。
【００７２】
カッターヘッド１１の前方の地山にボーリングを行い地山内の湧水の状態を調査すると共に、大量の湧水がある場合に地盤改良可能なボーリング装置５４を設けたので、このボーリング装置５４により、カッターヘッド１１の前方の地山にボーリングを行って地山内の湧水の状態を調査し、大量の湧水がある場合にモルタルを注入する等して地盤改良して、湧水を調整することができる。
【００７３】
次に、立坑掘削装置の変更形態について説明する。但し、基本的に、変更箇所以外の構成は前記実施形態の立坑掘削装置の構成と同様であり、前記実施形態と同じものには同一符号を付して説明する。
１］図１０の立坑掘削装置１Ａのカッターヘッド１１Ａにおいては、その前面板部３１Ａの中央部分が、前記カッターヘッド１１Ａの前面板部３１よりも下方へ大きく突出する下向きの傘状に形成されている。尚、カッターヘッド１１Ａの平面視は前記カッターヘッド１１の平面視と略同様である。このカッターヘッド１１Ａによる掘削面は中央部分に向かって大きく下がる傾斜面となり、カッターヘッド１１が回転することにより、掘削ズリは複数の寄せ板３４，３５により掻き寄せられるように傾斜面を落ちて中央部分に確実に集まり易くなる。
【００７４】
２］掘削ズリ排出装置３において、外管とこの外管に遊嵌状に挿入される内管とで掘削ズリ搬送管を構成し、内管と、内管と外管の間に、送水通路と、排水通路を形成してもよい。
【００７５】
３］掘削ズリ投入装置５１においては、ピストン式の投入装置の他に、ロータリー式の投入装置で構成してもよい。
４］尚、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を付加して実施することが可能である。
【００７６】
【発明の効果】請求項１の立坑掘削装置によれば、立坑の上端付近から掘削機まで延びる送水管部と、この送水管部の下端に連通連結されて立坑の上端付近まで延び掘削ズリを水と共に地上へ搬送する排出管部とを備え且つ立坑深さが深くなるのに応じて継ぎ足される掘削ズリ搬送管と、送水管部にズリ搬送用水を供給する排土用ポンプとを備えた掘削ズリ排出装置を設け、掘削ズリ排出装置は、掘削ズリを掘削ズリ搬送管内の水流で地上へ搬送するように構成した。
【００７７】
つまり、掘削ズリ搬送管は、送水管部と排出管部とを連通連結したサイフォン管的な管となり、この掘削ズリ搬送管と排土用ポンプとを用いた所謂サイフォン技術を採用することにより、排土用ポンプとして、非常に高出力のポンプや多数のポンプを設けなくても、立坑深さ、つまり掘削ズリ搬送管の上下方向長さに殆ど影響を受けず、立坑深さが深くなっても、掘削ズリ搬送管内に水流を発生させて掘削ズリを搬送することが可能になり、掘削ズリ排出装置の構造を簡単化し設備コストを低減することができ、掘削ズリ排出装置の運転負荷も低減できる。
【００７８】
掘削ズリ排出装置は、立坑深さが深くなるのに応じて掘削ズリ搬送管を継ぎ足すことにより対応でき、この継ぎ足し作業も簡単に行うことができ、しかも、この掘削ズリ排出装置により、掘削ズリを掘削機から地上まで中継することなく一気に搬送できるため、掘削ズリの排出を能率よく行うことができ、その結果、立坑施工工期を大幅に短縮することができる。排土用ポンプが故障したり停電等の緊急時に排土用ポンプが作動停止しても、掘削ズリ搬送管内の少なくとも水は落下することなく保持されるため、掘削ズリ搬送管や排土用ポンプが損傷するのを極力防止することができ、安全面でも優れたものになる。
【００７９】
請求項２の立坑掘削装置によれば、掘削ズリを排出管部内に押し込む掘削ズリ投入装置を設けたので、立坑深さが深くなり、掘削ズリを押し込む部分の掘削ズリ搬送管内の水圧が高圧になった場合でも、掘削ズリ搬送管からの水の流出を防止して、掘削ズリを排出管部内に確実に押し込むことができる。
【００８０】
請求項３の立坑掘削装置によれば、カッターヘッドの切羽に発生させた水圧を利用して、カッターヘッドで掘削された掘削ズリを水と共に掘削ズリ投入装置まで輸送可能な掘削ズリ輸送機構を設けたので、この掘削ズリ輸送機構の駆動負荷を軽減可能とすると共に、掘削ズリを掘削ズリ投入装置まで簡単・確実に輸送することができる。
【００８１】
請求項４の立坑掘削装置によれば、掘削ズリ輸送機構で輸送されてきた掘削ズリと水とを分離する分離装置を設け、そこで分離された掘削ズリを掘削ズリ投入装置に供給するので、掘削ズリを掘削ズリ投入装置により排出管部内に能率よく押し込むことができ、また、分離された水を再利用したり、そのうちの余剰水については、掘削ズリ搬送管に排出することもできる。
【００８２】
請求項５の立坑掘削装置によれば、切羽水圧調整ポンプにより、分離装置で分離された水をカッターヘッドの切羽に積極的に供給することにより、切羽の水圧を高めて適正圧に調節することができ、その水圧で掘削ズリを水と共に輸送管を介して分離装置へ確実に安定的に輸送することができ、しかも、その水圧を加味して、掘削機の荷重支持を行うと共に、カッターヘッドを適度な押付力で前方の地山に押し付けて、カッターヘッドで地山掘削を能率的に行うことが可能になる。また、掘削ズリ輸送機構は、輸送管、導出管、切羽水圧調整ポンプを有する簡単な構造であるため、掘削ズリ輸送機構の設備コストを低減することができる。
【００８３】
請求項６の立坑掘削装置によれば、輸送管の先端部に装備された先行排土カッターと、先行排土カッターを進退駆動する進退駆動機構と、先行排土カッターを回動駆動する回動駆動機構とを設けたので、先行排土カッターの突出位置を調節し、先行排土カッターを回動させて回収穴を形成し、その回収穴に掘削ズリを集め、場合によって、先行排土カッターを進退させ回動させながら、掘削ズリを輸送管で吸い上げて回収し輸送することができる。その結果、掘削ズリの取り残しを防止してカッターヘッドの回転不良や磨耗を極力防止することができる。
【００８４】
請求項７の立坑掘削装置によれば、分離装置を排出管部に接続する余剰水排出管と、この余剰水排出管に介装された余剰水排出ポンプとを設けたので、前方の地山からの湧水が多く切羽の水圧が適正圧以上になる場合、この余剰水排出管と余剰水排出ポンプにより、分離装置で分離された水を積極的に掘削ズリ搬送管に排出し、切羽の水圧を低下させ適正圧に調節することができる。
【００８５】
請求項８の立坑掘削装置によれば、カッターヘッドで掘削されたズリが、カッターヘッドのうち輸送管の先端部が突出している部分に集まるように、カッターヘッドを構成したので、そのカッターヘッドの先行部分に掘削ズリを確実に集め、その掘削ズリを輸送管で吸い上げて回収して輸送でき、掘削ズリの取り残しを防止してカッターヘッドの回転不良や磨耗を極力防止できる。
【００８６】
請求項９の立坑掘削装置によれば、カッターヘッド前方の地山にボーリングを行い地山内の湧水の状態を調査すると共に、大量の湧水がある場合に地盤改良可能なボーリング装置を設けので、カッターヘッド前方の地山にボーリング行って地山内の湧水の状態を調査し、大量の湧水がある場合にモルタルを注入する等して地盤改良して、湧水を調整することができる。
【００８７】
請求項１０の立坑掘削装置によれば、エレクタ装置を設けることにより、掘削機で掘削されたトンネルの内面をセグメントで覆工しつつ、立坑を掘削していくことができる。トンネルの内面に組み付けられたセグメントに複数の第１ジャッキの反力をとって前胴及び後胴を推進させ、また、トンネルの内面に固定された後胴に複数の第２ジャッキの反力をとって前胴を推進させることもでき、この２通りの方法にて、先端側のカッターヘッドで前方の地山を掘削できる。
【００８８】
請求項１１の立坑掘削装置によれば、複数の第１グリッパー機構により後胴をトンネルの内面に固定した状態で、複数の第２ジャッキを駆動して前胴を推進させる際、また、複数の第１ジャッキを駆動して前胴及び後胴を推進させる際に、複数の第２グリッパー機構により掘削機の進行方向を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る立坑掘削装置の縦断面図である。
【図２】掘削機の要部の縦断面図である。
【図３】図３のＩＩＩ  矢視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】掘削ズリ輸送機構と掘削ズリ排出装置の構成図である。
【図６】掘削ズリ投入装置の斜視図である。
【図７】掘削ズリ投入装置の部分的に切欠いた斜視図である。
【図８】掘削ズリ投入装置の作動説明図である。
【図９】掘削ズリ投入装置の作動説明図である。
【図１０】変更形態に係る掘削機の要部の縦断面図である。
【符号の説明】
Ｔ            立坑（トンネル）
１            立坑掘削装置
２            掘削機
３            掘削ズリ排出装置
１０          胴部材
１０Ａ        後胴
１０Ｂ        前胴
１１          カッターヘッド
１２          推進用ジャッキ
１２Ａ        第１ジャッキ
１２Ｂ        第２ジャッキ
１３          エレクタ装置
１４Ａ        第１グリッパー機構
１４Ｂ        第２グリッパー機構
３３          先行排土カッター
５０          掘削ズリ投入装置
５１          掘削ズリ輸送機構
５２          分離装置
５３          余剰水排出機構
５４          ボーリング装置
６０          掘削ズリ搬送管
６１          送水管部
６２          排出管部
６３          排土用ポンプ
７５          輸送管
７６          導出管
７７          切羽水圧調整ポンプ
８０          進退駆動機構
８１          回動駆動機構
８５          余剰水排出管
８６          余剰水排水ポンプ
【図１】
2004332487.tif 000003
【図２】
2004332487.tif 000004
【図３】
2004332487.tif 000005
【図４】
2004332487.tif 000006
【図５】
2004332487.tif 000007
【図６】
2004332487.tif 000008
【図７】
2004332487.tif 000009
【図８】
2004332487.tif 000010
【図９】
2004332487.tif 000011
【図１０】
2004332487.tif 000012