(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッター装置の背面にバルクヘッドで区画したチャンバーを有し、前記バルクヘッドに前記チャンバー内に向けて突出自在に構成する注入管を複数配置して、前記注入管より注入材をチャンバー内の付着土砂に噴射するシールド掘進機であって、
前記注入管は、先端部に第一注入孔、周面に第二注入孔を有する外管と、
前記外管の内部に外管の軸方向に移動可能に設置され、前記第一注入孔を塞ぐ第一蓋と前記第二注入孔を塞ぐ第二蓋を有する蓋体と、
前記蓋体の移動を抑制する弾性体と、からなる構成であり、
前記蓋体は、前記注入管の第一注入孔または第二注入孔の何れか一方のみを塞ぐように前記第一蓋および第二蓋を配置しており、
前記外管内に前記蓋体の後方から注入材を供給し、前記蓋体を通じて前記弾性体に変形する程度の押圧力を付与することによって、前記蓋体は前記第二注入孔から前記第一注入孔へと塞ぐ位置を移動し、前記注入材の噴射方向を変更可能に構成することを特徴とする、
シールド掘進機。
【請求項２】
前記バルクヘッドに注入管の管軸を回転自在に構成する球面台座を配置し、前記球面台座に前記注入管を取り付けたことを特徴とする、請求項１に記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機のカッター装置で掘削された土砂は、カッター装置の背面に設けられたチャンバー内で練り混ぜられ、後方に位置するバルクヘッドに設けられた開口から排泥管を通じて排出されるのが一般的である。
しかし、チャンバー内での練り混ぜが不充分であったり、掘削土砂ａが粘性土であるような場合には、掘削土砂ａがチャンバーの内面に付着し、排泥管を閉塞することがあった。
そこで、従来では図７に示すようにバルクヘッドｂの壁面に、チャンバー内に向けて開放するジェット管ｃを設けて、加泥水や清水などを高圧噴射し、チャンバー内に付着した掘削土砂ａを洗い流していた。
この点、出願人はシールド機のカッター装置の背面に排泥管と送水管とを、いずれか若しくはその両方を配管し、それらの吸込口、吸水口をチャンバー内に向けて開放する発明を出願している（たとえば、特許文献１）。
またそのほか類似するものとして、カッター装置面板の閉塞を防止する方法も開示されている（たとえば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平９−１５８６７９号公報
【特許文献２】特開２００１−１１５７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記した従来のシールド掘進機にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞注入材は一定方向にしか噴射できないため、それ以外に付着した掘削土砂は洗い流すことができない。
＜２＞ジェット管は、バルクヘッド面の掘削土砂が付着し易い箇所に配置するものの、流体の掘削土砂はそれ以外の箇所へ付着する場合もあり、また構造上ジェット管の取り付け得ない場所もあるために、掘削土砂を完全に洗い流すことはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記のような課題を解決するために、本発明のシールド掘進機は、カッター装置の背面にバルクヘッドで区画したチャンバーを有し、前記バルクヘッドに前記チャンバー内に向けて突出自在に構成する注入管を複数配置して、前記注入管より注入材をチャンバー内の付着土砂に噴射するシールド掘進機であって、前記注入管は、先端部に第一注入孔、周面に第二注入孔を有する外管と、前記外管の内部に外管の軸方向に移動可能に設置され、前記第一注入孔を塞ぐ第一蓋と前記第二注入孔を塞ぐ第二蓋を有する蓋体と、前記蓋体の移動を抑制する弾性体と、からなる構成であり、前記蓋体は、前記注入管の第一注入孔または第二注入孔の何れか一方のみを塞ぐように前記第一蓋および第二蓋を配置しており、前記外管内に前記蓋体の後方から注入材を供給し、前記蓋体を通じて前記弾性体に変形する程度の押圧力を付与することによって、前記蓋体は前記第二注入孔から前記第一注入孔へと塞ぐ位置を移動し、前記注入材の噴射方向を変更可能に構成することを特徴とするものである。
【０００５】
また、本発明のシールド掘進機は、前記発明において、前記バルクヘッドに注入管の管軸を回転自在に構成する球面台座を配置し、前記球面台座に前記注入管を取り付けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のシールド掘進機は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞チャンバー内に向けて、突出させた注入管より注入材を噴射する構成であり、注入材の噴射方向は注入管に設けた注入孔により、一方向に限らずあらゆる方向へ噴射することができるため、チャンバー内に付着した掘削土砂を広い範囲で洗い流すことができる。
＜２＞また、注入管は回転しながら注入材を噴射することができるため、注入材の噴射方向に死角となる箇所はなく、広い範囲において掘削土砂を洗い流すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
＜１＞全体の構成
本発明のシールド掘進機１０は、カッター装置１３の背面にバルクヘッド１２で区画されたチャンバー１１を備えており、掘削土砂Ｍをチャンバー１１内に取り込んで、掘削土砂Ｍを練り混ぜながら、バルクヘッド１２下方に設けられた排泥管よりスクリューコンベアによって後方へ排出する基本構成である（図３）。
バルクヘッド１２には所要数の注入管２０を設けて、注入管２０よりチャンバー１１内に注入材を噴射することによって、チャンバー１１の内面に付着した掘削土砂Ｍを広い範囲で洗い流すことができる。この注入管２０は、チャンバー１１内に突出自在に構成したり、また必要に応じて注入管２０に回転機構を備えることもでき、また両方の機能を兼ね備える構成とすることもできる。
なお、注入管２０はバルクヘッド１２面に垂直に突設させ、これに回転機構を備える形態としても良い。
以下、各部材について詳述する。
【００１２】
＜２＞注入管
注入管２０は、チャンバー１１内に向けて注入材を噴射する管体であって、注入管２０に設けた注入孔２１より注入材を噴射する部材である。
注入管２０は、断面形状が円形、矩形であるものを問わず使用することができ、また管体の先端をテーパ状に形成したものも使用できる。
【００１３】
注入材を吐出する注入孔２１は、注入管２０の先端部や周面に設けることができ、その個数、位置については任意に決定することができる。たとえば、注入孔２１は、注入管２０周面の対峙する位置に設けたり、あるいは先端部および周面にそれぞれ一個ずつ設けてもよい。また、注入管２０の先端を球形に形成し、この先端部に複数の注入孔２１、２１・・を複眼状に設けることによって、注入材を全方向に噴射可能にすることもできる（図示せず）。
注入孔２１は、注入管２０壁に対して垂直に設けるのみならず、角度を以って穿設することで、注入材の噴射方向を変えることもできる。
【００１４】
注入管２０は、チャンバー１１内に向けて突出自在に構成することができる。たとえば図１に示すようにバルクヘッド１２に固定した固定管２０１の内部に、注入孔２１を有するジェット管２０２を配置し、ジェット管２０２の後部側には管に対して垂直に板材２０３を取り付け、さらにこの板材２０３に他端に反力源をとる伸縮自在なジャッキ２０４を設けて、ジェット管２０２の後方より注入材を供給する構成としても良い。かかる形態では、ジャッキ２０４を伸張すると、ジェット管２０２は板材２０３を通じてチャンバー１１内に突出させることができる。反対にジャッキ２０４を短縮すると、突出したジェット管２０２は固定管２０１の内部に収納される構成である。この構成の場合、固定管２０１の内面とジェット管２０２の外面の間隙にはシール材２０５を配置して、チャンバー１１側からの水若しくは土砂の浸入を防止するのが好ましい。またこのような構成とする場合には、バルクヘッド１２に設ける固定管２０１に、従来のジェット管を代替して用いても良い。これによって、製作コストを削減することができる。
このような突出機構を用いる場合には、固定管２０１の開口部を掘削土砂Ｍが閉塞している場合にも、ジェット管２０２の突出動作によって掘削土砂Ｍを取り崩すことができ、またこの前面の崩落を起端として周囲の掘削土砂Ｍも簡単に落とせるようになるため、無理に高い供給能力を有する注入材の供給装置を備える必要はなくなる。
【００１５】
また注入管２０には、管軸を中心とした回転機構を備えることもできる。これによって、注入管２０の周面に複数の注入孔２１、２１・・を設けることなく、少数の注入孔２１を設けるだけで、放射状に注入材を噴射できる。また注入管２０に設ける注入孔２１が少なくなれば、注入材をより高い圧力で噴射することができるようになるため、効率的に掘削土砂Ｍを吹き飛ばすことができる。かかる回転機構は、先述した突出機構と併用することもでき、たとえば前記したジェット管２０２の後部にギア若しくはカムを設けて、これをモータ２０６で回転させる組み合わせによって構成することができる。
【００１６】
注入材の噴射方向は、注入管２０に設ける孔２１の開設方向のみならず、バルクヘッド１２からチャンバー１１内に向けて突設する、注入管２０の配設角度によって調整することもできる。たとえば、図５に示すようにバルクヘッド１２に回転自在に構成する球面台座５０を、チャンバー１１内にその一部を突出させて配置し、この突出部５１から注入管２０が突出可能なように構成する。これによって球面台座５０の回転により注入管２０の突出角度は自在に変更できるようになり、注入材を上下左右、右下、左上といったあらゆる角度へ噴射することができる。
【００１７】
＜３＞注入材
注入材は、掘削土砂Ｍに吹き付けられ、チャンバー１１内の特にバルクヘッド１２面に付着した掘削土砂Ｍを取り除くための液体である。この注入材には、たとえば加泥材や水などが使用でき、加泥材を使用する場合には掘削土砂Ｍの種類に応じて、良好な排土を行えるものを選択するのが好ましい。たとえばチャンバー１１内にレキ等が滞留している場合には、高粘度となるポリマー系の加泥材などを使用すると良い。
【００１８】
また、噴射する注入材は一材のみに限らず、複数種を目的に応じて使いわけながら使用しても良い。
注入材には、付着する掘削土砂Ｍの撤去を目的とするほか、付着防止材を用いることによってチャンバー１１内への付着を未然に防ぐ機能を兼ね備えさせても良い。
【実施例１】
【００１９】
つぎに本発明に係るシールド掘進機１０の実施例について説明する。
なお、本例においては、縦方向に三機のカッター装置を配列したシールド掘進機１０を例に挙げて説明するが、必ずしもこの形態に限定されるものではない。
【００２０】
＜１＞注入管の配置
図２は、カッター装置１３の前面からバルクヘッド１２面を投影した図であり、バルクヘッド１２面に滞留した掘削土砂Ｍと、下部から中央部の８ヶ所に注入管２０、２０・・を設けた配置分布を示す。
注入管２０は、バルクヘッド１２面に対して溶接などにより略垂直に取り付け、注入管２０を構成するジェット管２０２を、チャンバー１１内に向けて突出と共に回転可能に構成する。
【００２１】
＜２＞注入管の突出
掘削土砂Ｍが付着したバルクヘッド１２面より、注入管２０をチャンバー１１内に突出させる。注入管２０の突出は、後方に備えるジャッキ２０４を伸張し、板材２０３を介してジェット管２０２を突出させる（図４）。この突出により、注入管２０前方に付着した掘削土砂Ｍは、注入材を噴射させることなく、崩壊することができる。
【００２２】
ジェット管２０２を所要の長さだけ突出させた後、注入材を送り込み、注入孔２１より注入材を高圧で噴射させる。注入材は、注入管２０の軸方向に対して略垂直方向に噴射される。そして注入材を噴射させつつジェット管２０２に回転を付与することによって、注入管２０を中心とした円状に付着した掘削土砂Ｍを崩すことができる。
掘削土砂Ｍの堆積厚が厚い場合には、ジェット管２０２の突出量を調整しながら噴射を行い、掘削土砂Ｍを崩壊させる。
こうして、各注入管２０から注入材を噴射し、バルクヘッド１２面に付着した掘削土砂Ｍを吹き飛ばす。
【００２３】
なお、本発明は以上示したように、チャンバー１１を有するシールド掘進機１０であれば、たとえば土圧式シールド掘進機や偏心多軸シールド掘進機に使用できることは勿論である。
【実施例２】
【００２４】
以上、上記に記載したシールド掘進機１０に備える注入管２０は、注入材を注入管２０の軸方向に対して略直角に噴射する形態であるが、注入材の噴射方向を切り替え自在に構成する注入管３０を用いることもできる。
本形態の注入管３０は注入管３０への注入材の供給圧力によって、注入材の噴射方向を注入管３０の軸方向と、注入管３０の軸方向に対して略直角な方向との二方向において切り替えることができる。
なお、この形態の注入管３０も実施の形態１と同様、バルクヘッド１２面に対して略垂直に設けて、突出機構および回転機構を兼ね備えた例を示すが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００２５】
＜１＞他の注入管の構成（図６）
本形態の注入管３０は、先端をテーパ状に形成する外管３１と、外管３１の内部を移動可能な蓋体３２と、蓋体３２の移動を抑制する弾性体３３とより構成する。
外管３１は、先端部３１１に第一注入孔３４を、周面３１２に第二注入孔３５を設けており、各孔３４、３５から注入材を吐出することができる。外管３１の周面に設ける第二注入孔３５は、たとえば外管３１の先端部３１１から等距離だけ離れた位置の壁面に対峙して設ける。
【００２６】
蓋体３２は、外管３１の第一注入孔３４を塞ぐ第一蓋３２１と、外管３１の第二注入孔３５を塞ぐ第二蓋３２２とを備えており、また第二蓋３２２を挟む第一蓋３２１の反対側には、注入材の供給圧を受ける外管３１の内径よりも小さい面を形成した受圧板３２３を設け、それぞれを棒体３２４で一体に形成する。
第一蓋３２１と第二蓋３２２とは、外管３１の第一注入孔３４と第二注入孔３５の何れか一方のみを閉塞するように配置されている。すなわち第一注入孔３４と第二注入孔３５との離隔距離に比べて、第一蓋３２１と第二蓋３２２との距離は狭い関係にある。
【００２７】
第一蓋３２１には、たとえば先端を外管３１の内面に沿って外形をテーパ状に形成した切頭円錐状のものが使用でき、また第二蓋３２２には外管３１の内径より一回り小さな管を軸方向に対して垂直に切断して形成したものが使用できる。かかる形状の第二蓋３２２を使用すれば、第二注入孔３５を塞ぐ役割に加えて、蓋体３２のスライドを導く部分にもなる。
【００２８】
弾性体３３は、外管３１内における蓋体３２の移動を抑制する部材であり、これには、たとえばバネ、ゴム等が使用できる。弾性体３３を、たとえば外管３１内面の先端側に配置する場合、弾性体３３の内部には軸方向に沿って蓋体３２の第一蓋３２１が挿通できる孔３２５を形成し、その孔３２５内に蓋体３２を位置せしめ、弾性体３３の先端側を外管３１の突起部３１３に配置すると共に、弾性体３３の後部側を蓋体３２に取り付ければ良い。
【００２９】
＜２＞原理
注入管３０の端部より注入材を送り込むと、注入材は外管３１内を通過して先端部３１１から注入管３０の軸方向に向けて噴射される（図６（ａ））。
注入材の供給する圧力をだんだん高くしてゆくと、受圧板３２３に及ぶ押圧力は大きくなり、ひいては蓋体３２を通じて弾性体３３に与える力は大きくなる。
この弾性体３３に及ぶ押圧力が大きくなり、弾性体３３の形状に変形が生じると、蓋体３２は外管３１の先端部３１１側に移動を開始する。
蓋体３２が移動すると第二蓋３２２も同時に移動し、第二注入孔３５が開口する（図６（ｂ））。同時に第一蓋３２１は先端部３１１側に移動して、第一注入孔３４が閉塞される。
こうして、注入材の噴射方向は、注入管３０の軸方向から軸に対して略直角な方向にスイッチする。すなわち、本形態の注入管３０は、注入材の噴射方向を注入材の供給圧によって自在に切り替えることができる。
また、この状態から注入材の供給圧を小さくしてゆけば、弾性体３３の形状は元の状態に復元し、外管３１の後方に押し戻された蓋体３２は、再び第二注入孔３５を閉塞することによって、注入材の噴射方向は軸方向へと変わる。
この切り替えによって、注入管３０の前方に位置する掘削土砂Ｍのみならず、略直角方向に付着した掘削土砂も吹き飛ばすことができる。
【００３０】
なお、外管３０の先端部３１１は必ずしもテーパ状に形成する必要はなく、全体を円筒形状に形成し、その端部を中心に第一注入孔３４に相当する孔を設けた板材を配置しても良い（図示せず）。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のシールド掘進機の実施例の説明図。
【図２】シールド掘進機前面からの投影図。
【図３】シールド掘進機の側方断面図。
【図４】注入管より注入材を噴射している説明図。
【図５】他の形態の注入管を示した図。
【図６】他の形態の注入管を示した図。
【図７】従来のシールド掘進機の実施例の説明図。
【符号の説明】
【００３２】
１０・・・シールド掘進機
１１・・・チャンバー
１２・・・バルクヘッド
１３・・・カッター装置
２０、３０・・・注入管
３１・・・外管
３１１・・先端部
３１２・・周面
３２・・・蓋体
３３・・・弾性体
３４・・・第一注入孔
３５・・・第二注入孔
５０・・・球面台座
【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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【図７】
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