(57)【要約】【課題】立坑を掘削するトンネル掘削機において、掘削されたズリを吸込管を通じて上方に排出している途中において、該吸込管の吸込口に掘削ズリが詰まった際に、それを検出して確実に排出することができるようにする。【解決手段】トンネル掘削機のカッタ板１を下向きにして立坑を掘削し、掘削したズリをカッタ板１の背面上のズリ滞留部５に取り込んだのち、この滞留部５に臨ませているズリ吸込管６の吸引力により掘削ズリを水と共に吸引、排出する際に、掘削ズリが該吸込管６の吸込口６ｂに詰まった時に、該吸込口６ｂ内の圧力が低下するのをこの吸込管６の下端部に装着している圧力センサ９Ａにより検出し、吸込口６ｂに装着しているバイブレータ２９を起動させて詰まっているズリを弛緩、排除する。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機の筒状胴体の下端に配設したカッタ板を下向きにして地盤を下方に掘削し、掘削したズリをカッタ板の背面上のズリ滞留部に取り込むと共にこの滞留部に吸込口を臨ませている吸込管の吸引力により上記ズリ滞留部上の掘削ズリを吸引して上方に排出する掘削ズリの排出方法において、上記吸込口に掘削ズリが詰まった時にセンサによりその詰まりを検知し、吸引口内に詰まっている掘削ズリを排除することを特徴とする下向き掘削機における掘削ズリの排出方法。
【請求項２】
センサは、吸込管に装着されている圧力センサであり、該圧力センサで検出した吸込管内の圧力が一定圧以下にまで低下した時に吸込口内に詰まっている掘削ズリを排除することを特徴とする請求項１に記載の下向き掘削機における掘削ズリの排出方法。
【請求項３】
センサは、吸込管に装着されている音圧センサであり、該音圧センサで検出した音圧の変化が一定量以上になった時に吸込口内に詰まっている掘削ズリを排除することを特徴とする請求項１に記載の下向き掘削機における掘削ズリの排出方法。
【請求項４】
掘削機はズリ滞留部に一定量の水を供給しながら掘削するように構成されてなり、センサは、カッタ板背面上のズリ滞留部の水位を検出する水位センサであり、該水位センサで検出した水位が一定量上昇した時に吸込口内に詰まったいる掘削ズリを排除することを特徴とする請求項１に記載の下向き掘削機における掘削ズリの排出方法。
【請求項５】
吸込口内に詰まっている掘削ズリの排除は、吸込管内に吸込力を発生させるポンプを停止させることにより行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうち、いずれか１項に記載の下向き掘削機における掘削ズリの排出方法。
【請求項６】
吸込管の吸込口付近にバイブレータを装着しておき、吸込口に掘削ズリが詰まったことをセンサにより検知した時に、上記バイブレータを作動させて吸込口内の掘削ズリによる詰まりをその振動により解消することを特徴とする請求項１ないし請求項４のうち、いずれか１項に記載の下向き掘削機における掘削ズリの排出方法。
【請求項７】
吸込口内に詰まっている掘削ズリの排除は、吸込口より上流の吸込管に逃し弁を装着しておき、該逃し弁を開けることにより行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうち、いずれか１項に記載の下向き掘削機における掘削ズリの排出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地下に水力発電所の水圧管路や石油貯蔵所や放射性廃棄物の貯留所等の地下構造物を築造する際に、所定の深さまで下方に向かってトンネルを掘削する下向き掘削機において、掘削したズリを上方に排出するズリの排出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、下方から上方に向けてトンネルを掘削することが行われているが、予め、計画トンネルの下部に発進用のトンネルを築造しておく必要がある。このため、近年、岩盤トンネル掘削機（ＴＢＭ）を用いてこのトンネル掘削機のカッタ板を下方に向けた状態にして立坑あるいは斜坑を掘削することが検討されている。
【０００３】
このトンネル掘削機は、ケーシングに外方に向けて装着されているグリッパを坑壁に圧着させることにより掘削機本体を保持すると共にカッタ板を掘削地盤に押し付けながら、該カッタ板によって下方の地盤を掘削し、掘削したズリを掘削地盤側に供給する供給水と共にズリ揚げ管を通じて上方に吸い上げて排出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−６３７９８号公報（第２〜３頁、第１図）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カッタ板によって掘削されたズリが粒状の小径ズリである場合には、ズリ揚げ管内がズリにより閉塞されることなく吸引ポンプの作動により該ズリ揚げ管を通じて掘削ズリを上方に吸引、排出することができるが、大割れした塊状のズリや片状のズリが混在していると、ズリ揚げ管内にこれらの大形ズリによる詰まりが発生してズリの排出ができなくなるばかりでなく、ズリ揚げ管内が詰まった状態でさらに吸引ポンプの作動を続行させていると、該吸引ポンプの駆動モータが過負荷により故障する虞れがあり、また、立坑の掘削作業が能率よく行うことができなくなるという問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、掘削ズリを吸引、排出する吸込管が掘削ズリによって詰まった時に、直ちにその詰まりを検出して解消することができる下向き掘削機における掘削ズリの排出方法を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の下向き掘削機における掘削ズリの排出方法は、請求項１に記載したように、掘削機の筒状胴体の下端に配設したカッタ板を下向きにして地盤を下方に掘削し、掘削したズリをカッタ板の背面上のズリ滞留部に取り込むと共にこの滞留部に吸込口を臨ませている吸込管の吸引力により上記ズリ滞留部上の掘削ズリを吸引して上方に排出する掘削ズリの排出方法において、上記吸込口に掘削ズリが詰まった時にセンサによりその詰まりを検知し、吸引口内に詰まっている掘削ズリを排除することを特徴とする。
【０００８】
このように構成した下向き掘削機における掘削ズリの排出方法において、請求項２に係る発明は、上記センサとして圧力センサを採用してこの圧力センサを吸込管に装着し、該圧力センサで検出した吸込管内の圧力が一定圧以下にまで低下した時に吸込口内に詰まっている掘削ズリを排除することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、センサとして音圧センサを採用してこの音圧センサを吸込管の下端部に装着し、該音圧センサで検出した音圧の変化が一定量以上になった時に吸込口内に詰まっている掘削ズリを排除することを特徴とする。
【００１０】
一方、請求項４に係る発明は、センサとして水位センサを採用し、この水位センサによってカッタ板の背面上のズリ滞留部の水位を検出させ、検出した水位が一定量上昇した時に吸込口内に詰まっている掘削ズリを排除することを特徴とする。
【００１１】
上記請求項１ないし請求項４に記載の下向き掘削機における掘削ズリの排出方法において、請求項５に係る発明は、吸込口内に詰まっている掘削ズリの排除を、吸込管内に吸込力を発生させるポンプを停止させることにより行うことを特徴とする。
【００１２】
さらに請求項６に係る発明は、吸込管の吸込口近傍部にバイブレータを装着しておき、吸込口に掘削ズリが詰まったことをセンサにより検知した時に、上記バイブレータを作動させて吸込口内の掘削ズリによる詰まりをその振動により解消することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る発明は、上記吸込管の吸込口内に詰まっている掘削ズリの排除を、吸込口より上流の吸込管に逃し弁を装着しておき、該逃し弁を開けることにより行うことを特徴とする。
【００１４】
【作用】
下向き掘削機のカッタ板におけるカッタビットを突設している前面を下向きに向けた状態にしてこのカッタ板を回転させながら下向き掘削機を垂直下方に推進させることにより、岩盤地山等の地盤を切り下げ掘削していく。カッタビットによって掘削されたズリは、カッタ板の回転に従ってズリ取込み開口部を通じてカッタ板の背面上のズリ滞留部に取り込まれる。このズリ滞留部には給水管を通じて水が供給されてあり、ズリ滞留部に取り込まれた掘削ズリは、吸込口を水中に没入させている吸込管によって水と共に吸入、排除される。この際、排出される水の量に応じて上記給水管からズリ取込部に給水して一定の水位を保持する。
【００１５】
このように、ズリ取込み開口部からカッタ板の背面上のズリ滞留部に取り込まれたズリを吸込管を通じて水と共に吸引排出中において、塊状の大形ズリなどが吸込口内に吸入されて該吸込口が詰まった時に、その詰まりを吸込管に装着しているセンサによって検出する。
【００１６】
上記センサとしては、吸込口が詰まった時に低下する管内圧力を検出する圧力センサや、吸込口が詰まった時に変化する管の音圧を検出する音圧センサ、或いは、吸込口が詰まった時に上昇するズリ取込部の水位を検出するセンサのいずれを採用してもよい。そして、このセンサによって吸込口の詰まり、即ち、吸込口が閉塞したことを検出すると、この吸込管に吸込力を発生させているポンプに該センサから電気的信号を発してポンプを自動的に停止させる。そうすると、吸込管内の吸込力が解除されるので、詰まっている掘削ズリは自重により吸込口から下方に落下、排除される。しかるのち、再び、ポンプを作動させて吸込管によりズリ滞留部上の掘削ズリを上方に吸引、排出する。
【００１７】
この際、吸込管の吸込口にバイブレータを装着しておき、吸込口が詰まった時に上記センサからの信号によってこのバイブレータを作動させるように構成しておいてもよく、このように構成しておくと、吸込管に吸込力を発生させている上記ポンプを停止させることなく、バイブレータの振動によって吸込口内に詰まっている掘削ズリを弛緩させて自動的に且つ確実に吸込口の詰まりを解消することができる。なお、上記のように、センサからの電気的信号によってポンプを停止させる場合には、給水管からの給水も同時にセンサからの電気的信号によって停止させる。
【００１８】
また、吸込口内に詰まった掘削ズリを排除する別な手段としては、吸込口より上流の吸込管に逃し弁を装着しておき、該逃し弁を開けることにより行うこともできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１は下向き掘削機の簡略縦断面図であって、この下向き掘削機の本体である筒状胴体１１は垂直状に配設されてその下端開口部にカッタ板１を回転自在に支持している。このカッタ板１は図２、図３に示すように、その回転中心部から外周端に向かって複数本のスポーク１ａ、１ａ、１ａ・・を周方向に一定の角度間隔毎に放射状に設けて隣接するスポーク１ａ、１ａ間に切羽面Ａに面している前面（下面）から機内に連通するズリ取込み開口部２を形成している。なお、上記全てのスポーク１ａの外周端面はカッタ板１の外周縁部を形成しているリング部材１ｂに、周方向に一定間隔毎に一体に固着している。
【００２０】
上記全てのスポーク１ａには、長さ方向に一定間隔毎にローラビットからなるカッタビット３を装着していると共にリング部材１ｂにもスポーク１ａの外端取付部分にローラビットからなるカッタビット３を装着している。これらのカッタビット３は、その外周部の一部をスポーク１ａやリング部材１ｂの下面、即ち、切羽面Ａに面しているカッタ板１の下面（前面）から下方に突出させた状態にして岩盤を切削するように構成している。なお、カッタビット３が上述したようにローラビットからなる場合には、その回転方向をカッタ板１の回転方向と一致するようにスポーク１ａやリング部材１ｂに軸支させているが、ローラビット以外の掘削ビットをカッタ板１の下面から下方に突設しておいてもよい。
【００２１】
さらに、上記各ズリ取込み開口部２におけるカッタ板１の回転方向に面した側端縁、即ち、各スポーク１ａにおけるカッタ板１の回転方向に面した側端縁に、カッタ板１によって掘削されるズリをカッタ板１の回転に従って該カッタ板１の外周端側から内周端側に向かって掻き寄せながら上記ズリ取込み開口部２を通じてカッタ板１の背面側、即ち、機内に面した上面側に掻き上げるスクレーパ４を取付けている。
【００２２】
このように、カッタ板１の回転に従ってスクレーパ４により掘削ズリをカッタ板１の外周端側から内周端側に向かって掻き寄せながら機内、即ち、カッタ板１の背面上に掻き上げるように構成するには、上記各スポーク１ａにおけるカッタ板１の回転方向に面した側端縁を、カッタ板１の上記回転中心部に連設している内周端からリング部材１ｂに連設している外周端に向かってカッタ板１の回転方向に傾斜させ、この傾斜側端縁に沿って長方形板状に形成されているスクレーパ４の幅方向の上半部を固着し、且つ、切羽面Ａ側に向かって突設している下端縁部から上端縁部に向かってズリを機内に掻き入れる方向、即ち、カッタ板１の回転方向に対して逆方向に傾斜させた構造としている。
【００２３】
上記各スポーク１ａは、カッタ板１の回転中心部から外周端に向かって水平状に突設させることによりカッタ板１を円形平板形状に形成しておいてもよく、また、カッタ板１の回転中心部から外周端に向かって緩やかな円弧状に湾曲させて下向きドーム形状のカッタ板１に形成しておいてもよいが、図１に示すカッタ板１においては、各スポーク１ａをカッタ板１の回転中心部である中央部から外周端に向かって上方に向かって緩やかに傾斜させて、カッタ板１をその回転中心部である平坦な中央部から外周端に向かって斜め上方に傾斜した逆截頭円錐形状に形成し、その背面（上面）における中央部を掘削ズリの滞留部５に形成していると共に該滞留部５の平坦な前面（下面）にセンタービットとして複数個のローラビットからなるカッタビット３ａを装着している。
【００２４】
また、上記滞留部５の上方、即ち、トンネル掘削機における上記筒状胴体１１の中心部には垂直な小径筒体１７が配設されてあり、この小径筒体１７の下端部を、筒状胴体１１の下端部に外周端を一体に固着している隔壁１２の中心部に貫通状態で支持させて、この小径筒体１７を該隔壁１２の中心部から上方に立設させている。そして、この小径筒体１７内には一本のズリ吸込管６と、第１、第２高圧水供給管７Ａ、７Ｂと、給水管８と、空気導入管２５（図４に示す）とが配設されてあり、ズリ吸込管６と給水管８とは、その下端部を小径筒体１７の開口下端から下方に突出させていてその下端開口部を上記カッタ板１の背面中央部上の滞留部５上に臨ませている。
【００２５】
一方、上記第１高圧水供給管７Ａの下端部は図４に示すように、Ｕ字状に屈曲してその先端（上端）開口部をズリ吸込管６の下端部に連結、連通させ、この第１高圧水供給管７Ａからズリ吸込管６の下端部内に上方に向かう高圧水を噴出させてその噴出によるエゼクタ作用によりズリ吸込管６の下端部内に吸引力を発生させ、上記滞留部５上に体積している掘削ズリを水と共に吸入して下向き掘削機の上方の適所に設置している貯留タンク（図示せず）に排出するズリ排出手段を構成している。
【００２６】
詳しくは、このズリ排出手段は、ズリ吸込管６の下端部を傾斜管部６ａを介して垂直な吸込口６ｂに形成し、この傾斜管部６ａの上端部に上記第１高圧水供給管７Ａの上端部を垂直上方に向けた状態に連通させてその上端部内に装着している高圧水噴射ノズル７ａを傾斜管部６ａの上端から垂直なズリ吸込管６の下端部内に臨ませていると共に空気導入管２５の下端部を高圧水噴射ノズル７ａの開口端側の管部に連結、連通させてあり、この第１高圧水供給管７Ａの管路中に高圧ポンプ２６を配設してなるものである。
【００２７】
さらに、上記ズリ吸入管６の吸込口６ｂの吸引力が所定の圧力となるように上記高圧ポンプ２６の回転速度を電気的に制御し、且つ、ズリ吸込管６の吸込口６ｂが塊状の大きなズリ等によって詰まった場合、即ち、閉塞した場合、その詰まりを検出するセンサが設けられている。
【００２８】
図４は上記検出センサとして圧力センサ９Ａを採用しているもので、この圧力センサ９Ａをズリ吸込管６における吸込口６ｂよりも上方で且つ上記高圧水噴射ノズル７ａからの高圧水が噴射するズリ排出管６の垂直な管部よりも下方における下端部、即ち、図においては傾斜管部６ａに装着してあり、該圧力センサ９Ａにより掘削ズリを排出中の吸込管６の下端部内の圧力を検出し、吸込口６ｂが掘削ズリによって詰まった時に低下する吸込管６内の圧力が一定圧以下まで低下した時に、この圧力センサ９Ａから上記高圧ポンプ２６に、これらの圧力センサ９Ａと上記高圧ポンプ２６とを電気的に接続している制御回路３１を通じて信号を発してエゼクタ作用によりズリ吸込管６に吸込力を発生させている高圧ポンプ２６の作動を停止させるように構成している。
【００２９】
なお、この圧力センサ９Ａに代えて、ズリ吸込管６の下端部に該ズリ吸込管６の音圧を検出する音圧センサ９Ｂを装着し、ズリ吸込管６内に掘削ズリが詰まった時に変化する吸込管６の音圧を検出した時に上記同様に電気的制御回路３１を通じて高圧ポンプ２６に信号を発して該高圧ポンプ２６の作動を停止させるように構成しておいてもよい。
【００３０】
さらに、上記圧力センサ９Ａや音圧センサ９Ｂに代えて、カッタ板１の上方の不動部にズリ滞留部５の水位を検出する水位センサ（図示せず）を装着しておき、ズリ吸込管６内に掘削ズリが詰まった時に上昇するズリ滞留部５の水位の検出により上記同様に電気的制御回路を通じて高圧ポンプ２６に信号を発して該高圧ポンプ２６を停止させるように構成しておいてもよい。
【００３１】
また、図５に示す掘削ズリの排出装置は、ズリ吸込管６の吸込口６ｂにバイブレータ２９を装着すると共にこのバイブレータ２９と、ズリ吸込管６の下端部（傾斜管部６ａ）に装着している上記圧力センサ９Ａや音圧センサ９Ｂ、又は、カッタ板１の上方に装着している水位センサ（図示せず）とを電気的制御回路３２を通じて接続しておき、ズリ吸込管６の吸込口６ｂに掘削ズリが詰まった時に、その詰まりを上記同様にこれらのセンサによって検出して上記バイブレータ２９を起動させ、吸込口６ｂ内の掘削ズリによる詰まりをそのバイブレータ２９の振動力により弛緩して解消するように構成している。
【００３２】
この場合、上記高圧ポンプ２６を停止させることなくバイブレータ２９の作動によってズリ吸込管６の吸込口６ｂ内を閉塞しているズリをその振動力により弛緩し、高圧ポンプ２６の作動よって発生しているズリ吸込管６内の吸込力よって上記弛緩したズリを吸引、排除するように構成しておいてもよく、或いは、上記図４、図５に示した構成を併用してズリ吸込管６の吸込６ｂを解消するように構成しておいてもよい。
【００３３】
即ち、ズリ吸込管６の下端部に装着している上記圧力センサ９Ａや音圧センサ９Ｂ、又は、カッタ板１の上方に装着している水位センサ（図示せず）を電気的制御回路を通じて高圧ポンプ２６及びバイブレータ２９に接続しておき、ズリ吸込管６の吸込口６ｂに掘削ズリが詰まった時に、その詰まりを上記同様にこれらのセンサによって検出して高圧ポンプ２６の作動を停止させると共に上記バイブレータ２９を起動させて吸込口６ｂ内の掘削ズリによる詰まりをそのバイブレータ２９の振動力により弛緩して解消するように構成しておいてもよい。
【００３４】
一方、上記第２高圧水供給管７Ｂの下端部は図１に示すように、カッタ板１の回転中心線上に配設されたロータリージョイント３０を介してカッタ板１と一体に回転するように構成していると共にその下端部を数本の噴射ノズル７ｂ１  、７ｂ２  、７ｂ３  に分岐させて、これらの噴射ノズル７ｂ１  、７ｂ２  、７ｂ３  を図２に示すようにカッタ板１の中央部の上記滞留部５を貫通させてこの滞留部５の前面（下面）から下方に突出させ、且つそれぞれの噴射口を滞留部５の前面（下面）に沿って前後方向或いは左右方向に向けて、滞留部５から突出している上記カッタビット３ａに対向させてあり、これらの噴射ノズル７ｂ１  〜７ｂ３  から噴射する高圧水によって、カッタビット３ａにより掘削されたズリを滞留部５の前面（下面）に沿ってズリ取込み開口部２或いはスクレーパ４の内端部にまで送り込むように構成している。
【００３５】
また、カッタ板１を構成している上記各スポーク１ａの背面には、図３に示すように、上記スクレーパ４を装着している一側端縁に対して反対側の他側端縁に沿って一定高さのズリガイド３３を突設してあり、このズリガイド３３の外端部をスクレーパ４を装着させている上記一側端縁の外端部に向かって円弧状に湾曲させてスポーク１ａの外周端上を幅方向に横断し、その外端をスクレーパ４の外周端面に当接させている。従って、スクレーパ４によりカッタ板１内に掻き上げられたズリをこのズリガイド３３によってズリ取込み開口部２から再び切羽面Ａ側に落下するのを阻止しながらスポーク１ａの背面上（上面上）を上記滞留部５に向かって寄せ集めることができるように形成している。
【００３６】
さらに、カッタ板１の背面における外周端部の上方に図１、図３に示すように噴射口をカッタ板１の外周端側から滞留部５に向けて開口させている噴射ノズル１０を配設してあり、この噴射ノズル１０から高圧水を該カッタ板１の背面上に沿って外周端側から上記滞留部５に向かって噴射させてカッタ板１の背面上の掘削ズリをカッタ板１の滞留部５に押し進めるように構成している。このような噴射ノズル１０は、カッタ板１が小径の場合には該カッタ板１の背面における外周端部の上方にのみ配設しておいてもよいが、カッタ板１が大径の場合には、この噴射ノズル１０を外側噴射ノズルとし、カッタ板１の半径方向の中間部上方にも内側噴射ノズル１０’  としてその噴射口を滞留部５に向けて開口させた状態にして配設している。
【００３７】
これらの噴射ノズル１０、１０’  は、カッタ板１の上方において、カッタ板１と一体的に回転することのない不動部に配設されている。具体的には、カッタ板１の中央部の上方から半径方向に突設している固定フレーム２４の外端部と中間部とにそれぞれ固定的に装着されてあり、さらに、カッタ板１の回転方向に対して外側の噴射ノズル１０からの高圧水がカッタ板１の背面に取り込まれた掘削ズリに先に作用するように、内側噴射ノズル１０’  を外側噴射ノズル１０から一つのズリ取込み開口部２を介して斜め内方位置に配設している。
【００３８】
また、ズリ吸込管６の下端部には上記固定フレーム２４がカッタ板１の回転中心部の上方から外周端に向かって水平状に突設していて、この固定フレーム２４の突出端部である外端部に上記外側噴射ノズル１０を、長さ方向の中間部に上記内側噴射ノズル１０’  を支杆２４ａ  を介して取り付けられている。
【００３９】
そして、これらの内外噴射ノズル１０、１０’  は上記筒状胴体１１の中心部の上記垂直な小径筒体１７内に配設している高圧水圧送管３４、３５の下端に連結、連通して、上記第１、第２高圧水供給管７Ａ、７Ｂと同様に、小径筒体１７内を通じてトンネル掘削機の上方の適所に設置している給水槽（図示せず）に高圧ポンプ（図示せず）を介して接続している。
【００４０】
カッタ板１を下端開口部に回転自在に配設している下向き掘削機の上記筒状胴体１１は、図１に示すように互いに屈折自在に連結した下側胴体１１ａ  と上側胴体１１ｂ  とからなり、下側胴体１１ａ  に隔壁１２を設けてこの隔壁１２の下面に下方に向けて突設している固定円筒壁体１３の下端部内周面に上記カッタ板１の外周端から内周に向かって突設している複数本のアーム部材１ｃの内端に固着した環部材１ｄを回転自在に支持させ、この環部材１ｄの内周面に形成している内歯車１４に、隔壁１２の上面に設置している駆動モータ１５の回転軸に固着したピニオン１６を噛合させて、駆動モータ１５によりカッタ板１を回転させるように構成している。
【００４１】
さらに、下側胴体１１ａ  の下端部と上側胴体１１ｂ  には掘削地盤に圧着して下向き掘削機を支持する複数個のフロントグリッパ１８とリアグリッパ１９を配設してあり、これらのグリッパ１８、１９はそれぞれ油圧ジャッキによって内外径方向に伸縮して掘削地盤に対して圧着、離脱するように構成していると共に、上側胴体１１ｂ  の内周面には、周方向に一定間隔毎に複数本の推進ジャッキ２０を装着し、これらの推進ジャッキ２０のロッドを上側胴体１１ｂ  の上端から上方に向かって伸縮自在にして掘削された立坑Ｔの内周面に施工される覆工セグメントＳの下端面に当接させ、該セグメントＳに推進反力を支持させるように構成している。
【００４２】
また、上側胴体１１ｂ  の長さ方向の中間部に中間隔壁２１を張設してあり、この中間隔壁２１と下側胴体１１ａ  の上記隔壁１２とを複数本の調節ジャッキ２２によって連結してこれらの調節ジャッキ２２の作動により下側胴体１１ａ  を上側胴体１１ｂ  に対してその掘り下げ方向の向きを調整できるようにしている。図中、２３は上側胴体１１ｂの上端開口部側に配設したエレクタである。
【００４３】
以上のように構成した下向き掘削機によって立坑Ｔを垂直状に掘り下げていくには、フロントグリッパ１８とリアグリッパ１９との少なくとも一方を立坑Ｔの掘削壁面に摺動可能に押し付けて下向き掘削機が下動可能に支持した状態にして、駆動モータ１５によりカッタ板１を回転させると共に既に施工している覆工セグメントＳに推進ジャッキ２０の推進反力を支持させてこれらの推進ジャッキ２０のロッドを伸長させる。
【００４４】
この推進ジャッキ２０の伸長によって下向き掘削機を垂直下方に推進させると、カッタ板１は切羽面Ａに押し付けた状態で回転しながらその回転中心部から放射状に突設している複数本のスポーク１ａに装着したカッタビット３により切羽の岩盤を切り下げ掘削していく。このカッタビット３によって掘削されたズリは、カッタ板１を構成している各スポーク１ａの側端縁から突設したスクレーパ４によってズリ取込み開口部２を通じてカッタ板１の背面側、即ち、上面側に掻き上げられる。
【００４５】
また、カッタ板１の回転中心部である平坦な前面（下面）中央部に突設しているカッタビット３ａによって掘削されたズリは、カッタ板１の回転にもかかわらず、このままでは切羽面Ａとカッタ板１の平坦な下面中央部との間に介在、残留してカッタビット３ａによる切羽面Ａの掘削を阻害すると共に該カッタビット３ａがこのズリを二次破砕することになって短期間で破損や欠損が生じる虞れがあるが、上述したようにこのカッタ板１の中央部から第２圧力水供給管７Ｂの噴射ノズル７ｂ１  〜７ｂ３  が下面にまで貫通、突出していて、これらの噴射ノズル７ｂ１  〜７ｂ３  を上記カッタビット３ａに対向させてカッタ板１の中央部下面に沿って前後左右方向に向けているので、カッタビット３ａにより掘削されたズリは、これらの噴射ノズル７ｂ１  〜７ｂ３  から噴射する高圧水によってスクレーパ４の内端部側に向かって外方に押し進められ、上記カッタビット３によって掘削されたズリと共にズリ取込み開口部２からカッタ板１の上面に送り込まれる。
【００４６】
さらに、カッタ板１の上面に送り込まれた掘削ズリは、各スポーク１ａにおける上記スクレーパ４を装着した側端縁と反対側の他側端縁に沿って突設しているズリガイド３３により、ズリをズリ取込み開口部２から再び切羽面Ａ側に落下するのを阻止しながら、カッタ板１の外周端部と半径方向の中間部との上方の不動部に配設している内外噴射ノズル１０、１０’  からの噴出高圧水によってズリガイド３３に沿ってカッタ板１の回転中心部である中央部上の滞留部５に押し進め、該滞留部５上に集積させる。
【００４７】
この際、図３において、カッタ板１が矢印方向に回転すると、内側噴射ノズル１０’の下方を通過したカッタ板１の上面部分が外側噴射ノズル１０に達するまでにズリ取込み開口部２を通じて該上面にズリが取り込まれ、外側噴射ノズル１０の下方を通過する時に、該外側噴射ノズル１０から噴射する高圧水の噴射圧によってその上面に堆積しているズリが滞留部５側に向かって押し動かされたのち、内側噴射ノズル１０’  の下方に達して該内側噴射ノズル１０’  から噴射する高圧水の噴射圧により、さらに集中的に勢いよくカッタ板１の中心部に向かって押し進められ、滞留部５上に円滑且つ確実に集積するものである。
【００４８】
滞留部５内には給水管１０からの給水や上記内外噴射ノズル１０、１０’  からの給水によって所定高さまで水が滞留されていて掘削ズリを混在させてあり、下端吸込口６ｂを水中に没入させているズリ吸込管６に掘削ズリが上記給水管１０と内外噴射ノズル１０、１０’  からの給水との給水量の和に応じた量の水と共に吸入されて上方に排出される。即ち、第１高圧水供給管７Ａ中に配設している高圧ポンプ２６の作動によって高圧水が噴射ノズル７ａからズリ吸込管６の下端部内に上方に向かって噴射し、この噴射によってズリ吸込管６の下端部内に負圧が発生して滞留部５上に集積している掘削ズリが水と共にズリ吸込管６の下端吸込口６ｂから吸い上げられる。
【００４９】
この際、噴射ノズル７ａから噴射する高圧水に空気導入管２５からの空気が導入、混合されるので、噴射ノズル７ａからズリ吸込管６内に噴射する高圧水の流速が高速化され、ズリ吸込管６の吸込口６ｂに大きな吸引力が発生して掘削ズリを水と共に円滑且つ確実に吸込口６ｂ内に吸い込んでこのズリ吸込管６内を通じて上方に搬出される。
【００５０】
このように、第１高圧水供給管７Ａの噴射ノズル７ａから噴射する高圧水によってズリ吸引管６の吸込口６ｂを吸引力を発生させ、該吸込口６ｂを通じて滞留部５上の掘削ズリを水と共に吸引、排出している際に、塊状のズリや大形片状のズリの混在、吸入によって吸込口６ｂが閉塞、即ち、詰まりが生じると、ズリ吸込管６の下端部内の圧力が低下すると共に該吸込６の下端部が異常音を発し、さらに、吸込６ｂからの掘削ズリの吸引、排出時に一定の高さを保持していたズリ滞留部５の水位が上昇することになる。
【００５１】
そして、予め、ズリ吸込管６の下端部に装着しておいた上記圧力センサ９Ａか音圧センサ９Ｂ、又は、カッタ板１の上方に配設しておいた水位センサのいずれかのセンサによって吸込管６の吸込口６ｂにズリが詰まったことを検出し、上述したように高圧ポンプ２６に信号を発して該高圧ポンプ２６を停止させると共に給水管８からの滞留部５への給水を停止させると、吸込管６内の吸込力が解除されるので、詰まっている掘削ズリは自重により吸込口から滞留部５に落下、排除される。しかるのち、再び、高圧ポンプ２６を作動させる。この高圧ポンプ２６の再起動は、一定時間（例えば３秒）だけ停止させ、その後、自動的に再起動させてその結果、上記圧力センサ９Ａまたは音圧ホンプ９Ｂ、或いは水位センサにより吸込口６ｂの詰まりが解消されていないことを検出された場合には再度停止させて一定時間の経過後、再度起動させ、これを詰まりが解消されるまで自動的に行う。
【００５２】
また、上記図５に示すように、ズリ吸込管６における吸込口６ｂの近傍部にバイブレータ２９を装着しておいた場合には、ズリ吸込管６の上記吸込口６ｂにズリが詰まった際に、上記圧力センサ９Ａまたは音圧ホンプ９Ｂ、或いは水位センサによってその詰まりが発生したのを上述したように検出し、電気的制御回路３２を通じてバイブレータ２９に信号を発して該バイブレータ２９を起動させ、吸込口６ｂに詰まっている掘削ズリをその振動によって弛緩させて吸込口６ｂから排除する。この場合、高圧ポンプ２６を停止させる必要はなく、吸込口６ｂを閉塞している掘削ズリは該バイブレータ２９の振動力により弛緩されて滞留部５に落下し、詰まりが解消されて吸込管６による掘削ズリの正常な吸い上げ、排除を行う。
【００５３】
図６は上記バイブレータ２９に代えて吸込管６の吸込口６ｂ内に詰まった掘削ズリを排除する別な排除手段を示すもので、吸込口６ｂより上流の吸込管６の管部に逃し弁４０又は４１を連通させた状態で設けておき、この逃し弁４０又は４１を上記圧力センサ９Ａまたは音圧ホンプ９Ｂ、或いは水位センサに電気的に接続しておいて、これらのセンサによって上述したように吸込口６ｂ内に掘削ズリの詰まりが生じたことを検出した時に、電気的信号によって上記逃し弁４０又は４１を開放させ、吸込口６ｂ側の吸込力を低下或いはなくして詰まっている掘削ズリを吸込口６ｂから滞留部５に落下させるように構成している。その他の構成については上記図４に示した装置と同様であるので同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５４】
一方、この下向き掘削機を推進させながらカッタ板１により所定深さの立坑部分が掘削される毎に、上側胴体１１ｂ  側に配設しているエレクタ２３によって掘削壁面にセグメントＳをリング状に組み立て、再び、このセグメントＳの下端面に推進ジャッキ２０の推進反力を支持させながら上述したように下向き掘削機により立坑Ｔを切り下げ掘削し、掘削ズリを上述したようにスクレーパ４でズリ取込み開口部２内を通じてカッタ板１上に送り込み、滞留部５上に集積させて吸込管６の吸入力で上方に搬出し、この作業をくり返し行って所定深さまで垂直な立坑Ｔを掘削するものである。なお、本発明の下向き掘削機は、上記構造に特定されることなくいかなる形式の下向き掘削機であってもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように本発明の下向き掘削機における掘削ズリの排出方法によれば、請求項１に記載したように、掘削機の筒状胴体の下端に配設したカッタ板を下向きにして地盤を下方に掘削し、掘削したズリをカッタ板の背面上のズリ滞留部に取り込むと共にこの滞留部に吸込口を臨ませている吸込管の吸引力により上記ズリ滞留部上の掘削ズリを吸引して上方に排出する掘削ズリの排出方法において、上記吸込口に掘削ズリが詰まった時にセンサによりその詰まりを検知し、吸引口内に詰まっている掘削ズリを排除することを特徴とするものであるから、ズリ滞留部に集積している掘削ズリを吸込管の吸引力によって円滑に排出することができるのは勿論、吸込管の吸込口に掘削ズリが詰まった時にはセンサによって直ちに且つ確実にその詰まりを検出することができ、詰まっている掘削ズリを排除することによって上記吸込管に吸引力を発生させているポンプに過大な負荷をかけることなく、安定した掘削ズリの排除を可能にし得るものである。
【００５６】
上記センサとしては、請求項２に記載したように、吸込口が詰まった時に低下する管内圧力を検出する圧力センサや、請求項３に記載したように、吸込口が詰まった時に変化する管の音圧を検出する音圧センサ、或いは、請求項４に記載したように、吸込口が詰まった時に上昇するズリ取込部の水位を検出するセンサのいずれであっても、吸込管の吸込口に掘削ズリが詰まった時にはそれを簡単且つ確実に検出することができる。
【００５７】
さらに、請求項５に係る発明によれば、吸込口内に詰まっている掘削ズリの排除を、吸込管内に吸込力を発生させるポンプを停止させることにより行うものであるから、上記いずれかのセンサによって吸込口が詰まったことを検出した時にその検出によってポンプに該センサから電気的信号を発してポンプを自動的に停止させることにより、吸込口内に発生している吸込力を解除することができ、従って、吸込口内に詰まっている掘削ズリを確実に落下、排除することができるものである。
【００５８】
また、請求項６に係る発明によれば、ズリ吸込管の吸込口にバイブレータを装着しておき、吸込口に掘削ズリが詰まったことをセンサにより検知した時に、上記バイブレータを作動させるように構成しているので、このバイブレータの振動によって上記吸込口内に詰まっている掘削ズリを弛緩させて自動的に且つ確実に吸込口の詰まりを解消することができる。この場合、吸込管内に吸込力を発生させている上記ポンプを停止させることなく、バイブレータを作動させて吸込口内の掘削ズリによる詰まりをその振動力により解消することもでき、従って、掘削ズリの排出処理が能率よく行うことができる。
【００５９】
一方、請求項７に係る発明によれば、吸込口内に詰まっている掘削ズリの排除を、吸込口より上流の吸込管に逃し弁を装着しておき、該逃し弁を開けることにより行うものであるから、吸込口内に発生している吸込力を低下ないしは解消して、吸込口内に詰まっている掘削ズリを確実に落下、排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】下向き掘削機の縦断面図、
【図２】下向き掘削機の下方から見たカッタ板の平面図、
【図３】下向き掘削機の上方から見たカッタ板の背面図、
【図４】ズリ排出手段の要部の一部を断面した側面図、
【図５】ズリ吸込口部分に起振器を装着した場合のズリ排出手段の一部を断面した側面図、
【図６】吸込管に逃がし弁を設けた場合のズリ排出手段の一部を断面した側面図。
【符号の説明】
１  カッタ板
２  ズリ取込み開口部
５  滞留部
６  ズリ吸込管
６ｂ  吸込口
７Ａ  第１高圧水供給管
８  給水管
９Ａ  圧力センサ
９Ｂ  音圧センサ
１０  給水管
２６  高圧ポンプ
２９  バイブレータ
【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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