(57)【要約】【課題】地山の緩みによる切羽の崩落を最小限に抑えながら安定的に推進できる矩形断面の管路構築に有用な掘進装置を提供する。【解決手段】掘削機１の後端に矩形断面の推進管Ｈを連結して掘削方向へ押し出し、掘削機１で地盤Ｇを掘削しながら矩形断面の推進管Ｈを継ぎ足して地中に矩形断面の管路を構築する矩形断面掘進装置において、前記掘削機１が、その先端部に掘削方向と直交する上下２本の水平な回転軸２を上側が下側より掘削方向へ突出するように位置をずらせて設け、同各回転軸２に複数のカッター３を軸端間に渡って突設し、上下のカッター３で地盤Ｇの上下部分を距離をおいて上から段階的に掘削することで掘進時の地山の緩みを低減できるようにした。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機の後端に推進管を連結して掘進方向へ押し出し、切羽に添加材を送り込みながら地盤を掘削し、掘削土砂を添加材と混合撹拌して取り込んで排出し、押し込んだ推進管の後端に後続の推進管を次々と継ぎ足して地中に管路を構築する掘進装置において、前記掘削機のカッターを上下複数段設け、各カッターの後方に隔壁をそれぞれ設け、各隔壁に添加材の注入口と掘削土砂及びその混合物の排泥口をそれぞれ設け、上側のカッター及び隔壁を下側のカッター及び隔壁より掘進方向へ突出するように位置をずらした構造とし、地盤の上下部分を上から段階的に距離をおいて掘削することで切羽の崩落を低減できるようにしたことを特徴とする掘進装置。
【請求項２】
各カッターの先端同士を結んだ仮想線の傾斜角を切羽の安息角とし、地山の緩みを防止できるようにした請求項１記載の掘進装置。
【請求項３】
各排土路に切羽圧力を調節する圧力バルブをそれぞれ設け、上下独立して切羽圧制御できるようにした請求項１又は２記載の掘進装置。
【請求項４】
掘削機のカッターが、掘進方向と直交する水平な回転軸に複数の爪体を軸端間に渡って突設した構造で、矩形断面の推進管を用いて矩形断面の管路を構築できるようにした請求項１〜３いずれか記載の掘進装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は掘進装置に関し、詳しくは地山の緩みによる切羽の崩落を最小限に抑えながら安定的に掘進できるようにする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば矩形断面に掘削する掘進装置としては、掘削機本体の先端部に掘進方向と直交する水平軸で回動するドラムカッターを上下２体取り付けた構造のものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、前記掘進装置は上下の各ドラムカッターが掘削機本体から同一距離の位置に取り付けられているから、緩み易い地山の場合、切羽の上部が崩落した土砂がドラムカッターを直撃して回転を阻害し、安定的な掘進ができなくなる問題があった。また、掘削土砂の排出路が下段だけに設置されているから、上下の水圧や土圧に別々に対応できず、掘削土砂の排出が円滑に行われない問題があった。さらに、ドラムカッターが大型で大きな駆動力を必要とするから、コスト高となり、小・中口径の掘進機への応用は不向きであった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２２９７７４号公報
【０００５】
【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、地山の緩みによる切羽の崩落を最小限に抑えながら安定的に推進でき、しかも切羽圧力が上下で異なっても掘削土砂の排出を円滑に行える推進装置を提供することにある。
【０００６】
【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）  掘削機の後端に推進管を連結して掘進方向へ押し出し、切羽に添加材を送り込みながら地盤を掘削し、掘削土砂を添加材と混合撹拌して取り込んで排出し、押し込んだ推進管の後端に後続の推進管を次々と継ぎ足して地中に管路を構築する掘進装置において、前記掘削機のカッターを上下複数段設け、各カッターの後方に隔壁をそれぞれ設け、各隔壁に添加材の注入口と掘削土砂及びその混合物の排泥口をそれぞれ設け、上側のカッター及び隔壁を下側のカッター及び隔壁より掘進方向へ突出するように位置をずらした構造とし、地盤の上下部分を上から段階的に距離をおいて掘削することで切羽の崩落を低減できるようにしたことを特徴とする掘進装置
２）  各カッターの先端同士を結んだ仮想線の傾斜角を切羽の安息角とし、地山の緩みを防止できるようにした前記１）記載の掘進装置
３）  各排土路に切羽圧力を調節する圧力バルブをそれぞれ設け、上下独立して切羽圧制御できるようにした前記１）又は２）記載の掘進装置
４）  掘削機のカッターが、掘進方向と直交する水平な回転軸に複数の爪体を軸端間に渡って突設した構造で、矩形断面の推進管を用いて矩形断面の管路を構築できるようにした前記１）〜３）いずれか記載の掘進装置
にある。
【０００７】
【作用】
本発明によれば、前後に位置をずらせた上下の各カッターで地盤の上下部分を距離をおいて上から段階的に掘削するから、地山が緩くて切羽が崩落し易い場合でも上側のカッターが崩落前に掘削して安定的に掘進される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の上下複数段のカッターは、その各カッターの先端同士を結んだ仮想線の傾斜角を切羽の安息角（崩落しない角度）にするのが望ましい。様々な地質による安息角の違いに対応できるように上側又は下側のカッターの位置を前後方向へ調整して仮想線の傾斜角を変更できる構造にしてもよい。
【０００９】
また、掘削位置毎に排土圧が異なることがあるから、排泥口から取り込んで掘削土砂を後方へ送出する各排土路に切羽圧力を調整するバルーン状の圧力バルブをそれぞれ設け、切羽圧を上下独立して綿密に制御できるようにするのが望ましい。
【００１０】
掘削機のカッターとしては常用のリングカッターの他、水平な回転軸に複数の爪体を軸端間に渡って突設した構造カッターを用いると、矩形断面の推進管を用いて矩形断面の管路を構築できる。また、両端側のカッターの側面にカッタービットを突設して外郭も削孔できるようにしてもよい。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。
【００１１】
【実施例】
図１〜６に示す実施例は、矩形断面の管路を構築する掘進装置に本発明を適用した例である。図１は実施例の掘削機の説明図、図２は実施例の掘削機の正面図、図３は実施例の掘削機の斜視説明図、図４は実施例の掘削機のカッターを省略した状態の斜視説明図、図５は実施例の推進管の断面図、図６は実施例の矩形断面推進装置の使用状態を示す説明図である。
【００１２】
図中、１は掘削機、１ａはケーシング、１ｂは隔壁、１ｃは排泥口、１ｄは注入口、２は回転軸、３はカッター、３ａはカッタービット、４は直交軸ギヤモータ、４ａはカバー、５は排土路、６は圧力バルブ、７は排土貯留槽、８は添加材注入路、Ａは切羽、Ｇは地盤、Ｇａは掘削土砂、Ｈは推進管、Ｓは削孔である。
【００１３】
本実施例の矩形断面掘進装置の掘削機１は、図１〜４に示すように箱型のケーシング１ａの前部に上側が下側より前方へ突出するように上下位置をずらして湾曲状の隔壁１ｂを形成し、各隔壁１ｂに掘削土砂Ｇａ及び泥水泥土を取り込む排泥口１ｃを開口し、各隔壁１ｂ及びケーシング１ａの上下面に泥水泥土を切羽Ａへ注入する注入口１ｄをそれぞれ開口している。
【００１４】
各隔壁１ｂの前方には掘削方向と直交する水平な回転軸２を上下の各水平軸２を結んだ仮想線の傾斜角θが切羽Ａの安息角となるように位置をずらして軸支し、各回転軸２に複数の爪状のカッター３を各軸端間に渡って複列に突設し、しかも両端側の各カッター３側面にカッタービット３ａを突設し、各回転軸２後方のケーシング１ａ内にハイポニック減速機（商標，住友重機械工業株式会社製）からなる直交軸ギヤモータ４をそれぞれ配設し、各直交軸ギヤモータ４の出力軸と各回転軸２間に図示しない駆動チェーンを掛架している。
【００１５】
ケーシング１ａ内には先端の排泥口１ｃから通じる排土路５を後方へ向けてそれぞれ配管し、各排土路５の途中に切羽Ａの圧力を調整するバルーン状の圧力バルブ６を設け、各排土路５の後部を連結してその排出先に掘削土砂Ｇａを一時的に貯留する排土貯留槽７を設け、注入口１ｄから通じる添加材注入路８を配管して図示しない供給装置から泥水泥土を送出できるようにしている。
【００１６】
本実施例では、発進立坑内で掘削機１を作動させた状態で図示しない油圧ジャッキにより掘削方向へ押し出し、各注入口１ｄから泥水泥土を切羽Ａへ注入しながら地盤Ｇを掘削して掘削土砂Ｇａと泥水泥土を排泥口１ｃから取り込んで図示しないコンベヤやスクリューで排出し、掘削機１の後端に矩形断面の推進管Ｈを連結してその後端を図示しない油圧ジャッキで押し出し、順次推進管Ｈを継ぎ足しながら掘進していく。
【００１７】
ここで、切羽Ａでは地山の緩みによっては掘削時に崩落することがあり、この崩落した土砂が掘削機のカッターを直撃して掘進を阻害する。しかし、本実施例では上下の各カッター３の先端間を結んだ仮想線の傾斜角θを切羽Ａの安息角としたから、切羽Ａが崩落し易くても上側のカッター３が崩落前に掘削し、実際に崩落することなく安定的な掘進が可能となった。また、掘削土砂Ｇａの排出を上下独立して行うから、切羽Ａの圧力が上下部分で異なっても各圧力バルブ６で切羽Ａの圧力を独立して調節することで掘削土砂Ｇａの排出を円滑に行えるようになった。
【００１８】
図７，８に示すのは、実施例の掘削機の他の例である。図７は実施例の他の例の掘削機の説明図、図８は実施例の他の例の掘削機の斜視説明図である。図中、１ｅはフード部、１ｆは溝部である。
【００１９】
実施例の他の例の掘削機１は、図７，８に示すようにケーシング１ａの天上部を前方へ延設して先端がエッジ状のフード部１ｅを形成し、同フード部１ｅに各カッター３が通る溝部１ｆをそれぞれ形成している。従って、掘削停止時に地山の緩みで切羽Ａが崩落してもフード部１ｅで防護して安全となる。その他、符号、構成は実施例と同じである。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば地山の緩みによる切羽の崩落を最小限に抑えながら安定的に掘進でき、しかも切羽圧力が上下で異なっても掘削土砂の排出を円滑に行える、小型・軽量化が容易な小・中口径の掘削向きの掘進装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の掘削機の説明図である。
【図２】実施例の掘削機の正面図である。
【図３】実施例の掘削機の斜視説明図である。
【図４】実施例の掘削機のカッターを省略した状態の斜視説明図である。
【図５】実施例の推進管の断面図である。
【図６】実施例の矩形断面掘進装置の使用状態を示す説明図である。
【図７】実施例の他の例の掘削機の説明図である。
【図８】実施例の他の例の掘削機の斜視説明図である。
【符号の説明】
１  掘削機
１ａ  ケーシング
１ｂ  隔壁
１ｃ  排泥口
１ｄ  注入口
１ｅ  フード部
１ｆ  溝部
２  回転軸
３  カッター
３ａ  カッタービット
４  直交軸ギヤモータ
４ａ  カバー
５  排土路
６  圧力バルブ
７  排土貯留槽
８  添加材注入路
Ａ  切羽
Ｇ  地盤
Ｇａ  掘削土砂
Ｈ  推進管
Ｓ  削孔
【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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【図８】
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