(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の外殻の前端に複数の掘削ビットを環状に取り付けたカッターを回転自在に設け、外殻の内部にカッターを回動させる駆動手段を設け、外殻の後端に推進管を配置し、後方から推進管を押圧して管路を形成しながら掘進するようにした刃口掘削装置であって、前記カッターの後方の外殻内に掘削された土砂を取り込んで後方に送出する排土管を外殻の中央の筒中心線方向に設け、前記カッターは外殻の前端に回転自在に取り付けられ且つ中央に開口を有するリングギヤと、同リングギヤの前面に取り付けられた環状の取付板と、同環状の取付板の前端を円周方向に沿って複数に分割するように脱着自在に取り付けられ且つ内面を後方に向かって縮径し後端を排土管の先端と回転自在に連接した複数の基台と、同基台先端に取り付けられた掘削ビットと、基台の縮径する内面に取り付けられた撹拌ビットとからなり、駆動手段はリングギヤを回転させてカッターを回動させ、同排土管の途中にバルブを設け、切羽の掘削された土砂を複数の基台の縮径した内面から排土管の先端開口へ取り込み、更に土砂の排出量及び切羽の圧力を排土管の前記バルブで調整できるようにした、刃口掘削装置。
【請求項２】
バルブが、排土管の内周に気体又は液体を導入して膨張させることができる体積変化の可能な膨張体を設けたものであり、膨張体の膨縮により排土管の通路面積を調整できるようにした請求項１記載の刃口掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤を掘削する刃口掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、掘進管１１の前端に刃口管を取り付けて地盤に貫入し、管内で人力により地盤を掘削し、後方で土砂を台車に積み込んでウインチ等により坑外に搬出して施工する刃口推進工法があり、推進工法の中では設備が比較的簡単で費用も安いので古くから多用されている。
ところで、この方法は、地盤の掘削箇所が開放されて土砂が自由に排出できるようになっているため、地盤の崩落や地盤中の水分の噴発が発生する危険性が高かった。そのため、地盤改良材や薬液注入材を多量に注入処理する必要があり、地盤中の水分の汚染や公害を招く恐れがあり、又コストが高くなる要因であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、地盤改良の作業量を低減させ、地盤中の水分の噴発や崩落を防止して安定した掘進を可能とする刃口掘削装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）  筒状の外殻の前端に複数の掘削ビットを環状に取り付けたカッターを回転自在に設け、外殻の内部にカッターを回動させる駆動手段を設け、外殻の後端に推進管を配置し、後方から推進管を押圧して管路を形成しながら掘進するようにした刃口掘削装置であって、前記カッターの後方の外殻内に掘削された土砂を取り込んで後方に送出する排土管を外殻の中央の筒中心線方向に設け、前記カッターは外殻の前端に回転自在に取り付けられ且つ中央に開口を有するリングギヤと、同リングギヤの前面に取り付けられた環状の取付板と、同環状の取付板の前端を円周方向に沿って複数に分割するように脱着自在に取り付けられ且つ内面を後方に向かって縮径し後端を排土管の先端と回転自在に連接した複数の基台と、同基台先端に取り付けられた掘削ビットと、基台の縮径する内面に取り付けられた撹拌ビットとからなり、駆動手段はリングギヤを回転させてカッターを回動させ、同排土管の途中にバルブを設け、切羽の掘削された土砂を複数の基台の縮径した内面から排土管の先端開口へ取り込み、更に土砂の排出量及び切羽の圧力を排土管の前記バルブで調整できるようにした、刃口掘削装置
２）  バルブが、排土管の内周に気体又は液体を導入して膨張させることができる体積変化の可能な膨張体を設けたものであり、膨張体の膨縮により排土管の通路面積を調整できるようにした前記１）記載の刃口掘削装置
にある。
【０００５】
【作用】
本発明によれば、外殻の後端に推進管を配置し、カッターに回転力を与えて地盤を掘削するとともに後方から推進管を押圧することにより管路が形成される。掘削された土砂はカッターの内側から排土管を通じて後方へ排出される。ここで、地盤の状態により崩落や地盤中の水分が噴発し易い状況に応じてバルブで土砂の排出量を抑制することで、バルブの前方で掘削された土砂が一定量残留して土圧・水圧に対抗でき、土砂が地盤の掘削箇所を押圧して崩落や水分の噴発が防止される。
排土管の内周に気体又は液体の導入により膨張する膨張体を設けたものは、膨張体を膨張・収縮させることで土砂の排出路の面積を任意に調整でき、土砂の排出量を容易に制御でき、切羽圧力を調整可能な状態とする。
カッターの内径を後方に向かって縮径し、内周面に撹拌ビットを設けたので、掘削された土砂を撹拌ビットで細かく破砕し円滑に後方に送出できるようにする。
カッターを複数の基台を脱着自在に取り付けて分割・組立てできる構造としたものは、掘削後に回収し易くするとともに再使用して、掘削コストを低減できるようにする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
バルブとしては、スライドゲートや開閉弁など機械的に開閉できるものが採用できるが、耐久性を有する合成ゴムや布状物等の袋状物にポンプで空気を導入することで膨張できるようにしたものが、膨張により土砂の排出路を狭くしても緩やかな通路に形成され、土砂の排出が円滑となり好ましい。
【０００７】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
【０００８】
【実施例】
図１は、実施例の刃口掘削装置の内部の説明図である。
図２は、実施例の刃口掘削装置の正面図である。
図３は、実施例の刃口掘削装置の背面図である。
図４は、実施例の刃口掘削装置のカッターの回動機構の説明図である。
図５は、実施例の刃口掘削装置のカッターを構成する部材の斜視図である。
図６は、実施例の刃口掘削装置の使用状態を示す説明図である。
【０００９】
図中、１はカッターであって、前端に複数の掘削ビット１ｂを所定間隔おいて環状に取り付け、後端を内面に斜視面を形成するように縮径し、内斜面に複数の撹拌ビット１ｃを所定間隔をおいて放射状に取り付けている。このカッター１は、図２，５に示すように円周方向に沿って複数体に分割した各基台１ａを取付板１ｄにボルト１ｅで脱着自在に取り付けている。
２は外殻であって、図３に示すように内部にカッター１を回動させるモータ２ａを内周方向に沿って複数設け、図４に示すようにモータ２ａの駆動力をカッター１の後端外周に取り付けた大径のリングギヤ２ｂに平ギヤ２ｃを介して伝達できるようにしている。また、各モータ２ａ間にはカッター１の中心線からの傾斜角を変化させて掘進方向を微調整するため角度調整機構２ｄを複数設けている。
３は排土管であって、カッター１の後端の内径と同じ内径で、その先端とカッター１の後端とをカッター１が回転できるように連接している。
４はバルブであって、内部に空気等の流体を導入して膨張させることができる耐久性を有する袋状の合成ゴムからなり、排土管３の後方内周に取り付け、図示しないポンプ等で空気を空気導入口４ａまで圧送し、バルブ４内に導入することでバルブ４を自在に膨縮できるようにしている。
５は推進管、Ｇは地盤である。
【００１０】
本実施例では、図６（ａ）に示すように外殻２の後端に推進管５を配置し、各モータ２ａを作動させてリングギヤ２ｂに駆動力を伝達してカッター１を回転させ、地盤Ｇを掘削するとともに後方から図示しない押圧器で推進管５を押圧することにより掘進して管路を形成させていく。掘削された土砂はカッター１の内側から排土管３内に取り込まれて後方に順次排出される。
ここで、地盤Ｇの性質や状態により掘削箇所が崩落又は地盤Ｇ中の水分が噴発し易い状況にあるときは、バルブ４内に空気を導入して所定大きさに膨張させ、排土管３の通路面積を縮小させて掘削された土砂の排出量を抑制する。このようにすることで、掘削された土砂がバルブ４の前方で一旦所定量残留し、土砂の排出しようとする力が逆に地盤Ｇの掘削箇所（掘削壁面）の土圧・水圧に対抗できる状態となり、その圧力で地盤Ｇの崩落や水分の噴発が防止されることとなる。
また、掘削箇所の脆さや地盤Ｇの水分量に変化に対してはバルブ４の膨張量を任意に調整することで柔軟に対応できる。
【００１１】
本実施例ではこのように構成したから、掘削された土砂で掘削箇所を崩落しないように押圧しながら排出することで安全且つ短期間に掘進できる。また、未然に崩落等を防止できるので地盤Ｇの改良作業量を著しく低減させ、結果、地盤改良材や薬液注入材を多量に使用することがなく汚染や公害を防止できる。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば地盤改良の作業量を低減させ、しかも地盤中の水分の噴発や崩落を防止して安定した掘進を可能とする地盤掘削装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の刃口掘削装置の内部の説明図である。
【図２】実施例の刃口掘削装置の正面図である。
【図３】実施例の刃口掘削装置の背面図である。
【図４】実施例の刃口掘削装置のカッターの回動機構の説明図である。
【図５】実施例のカッターを構成する部材の説明図である。
【図６】実施例の刃口掘削装置の使用状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１  カッター
１ａ  基台
１ｂ  掘削ビット
１ｃ  撹拌ビット
１ｄ  取付板
１ｅ  ボルト
２  外殻
２ａ  モータ
２ｂ  リングギヤ
２ｃ  平ギヤ
２ｄ  角度調整機構
３  排土管
４  バルブ
４ａ  空気導入口
５  推進管
Ｇ  地盤
【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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