(57)【要約】【課題】簡単な設備で玉石などの大型礫による排泥管の閉塞を防ぐことができるとともに、掘削効率を低下させることのない礫除去装置を提供する。【解決手段】カッタビット１ａによって地盤を切削した際に発生する玉石Ｓを取り込んでトンネル掘削機１の後方に搬送する礫除去装置である。  そして、カッタ部側とトンネル掘削機の作業室部１ｂ側とを仕切る隔壁１ｃに設けられた取込口１ｄに一端を接続する排泥管２と、取込口１ｄの下部付近からカッタ部側に向けて延設される破砕台４と、トンネル掘削機の中心軸側から破砕台４に向けて伸縮する破砕ジャッキ５とを備えている。【選択図】図１
2007113213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタ部によって地盤を切削した際に発生する礫を取り込んでトンネル掘削機の後方に搬送する礫除去装置であって、
前記カッタ部側とトンネル掘削機の内部側とを仕切る隔壁に設けられた取込口に一端を接続する排泥管と、
前記取込口の下部付近から前記カッタ部側に向けて延設される破砕台と、
前記トンネル掘削機の中心軸側から前記破砕台に向けて伸縮する破砕ジャッキとを備えたことを特徴とする礫除去装置。
【請求項２】
前記排泥管は、前記トンネル掘削機内部の少なくとも２箇所に屈曲部を有し、前記隔壁に最も近い屈曲部の後方から前記取込口に向けて前記排泥管内に挿入可能な貫入体を備えた閉塞解除部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の礫除去装置。
【請求項３】
前記閉塞解除部は、長尺状の貫入体と、その貫入体を挿通させる架台部と、その架台部を介して前記貫入体を進退させる押込みジャッキと、前記架台部に取り付けられて前記貫入体を挿通させる回転体と、その回転体と前記貫入体とを連結させる連結具とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の礫除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前面のカッタ部によって地盤を切削した際に発生する礫を取り込んでトンネル掘削機の後方に円滑に搬送するための礫除去装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、玉石などの大型の礫が頻繁に発生する地層をトンネル掘削機１００で掘削する際は、図６に示すようなコーンクラッシャ１０１を備えたトンネル掘削機１００を使用する。
【０００３】
このトンネル掘削機１００のカッタ部のカッタビット１００ａ，・・・によって切削された玉石が混じった掘削土砂は、カッタ部と隔壁１００ｃの間のチャンバ１００ｅに送られる。
【０００４】
そしてこの掘削土砂は、コーンクラッシャ１０１を収容するトンネル掘削機１００の内部１００ｂに設けられた収容部１０１ａの取込口１００ｄから取り込まれ、コーンクラッシャ１０１によって大型の礫が破砕された後に排泥管１０２に送られる。
【０００５】
なお、この排泥管１０２に送られた土砂を含む排泥の一部は調泥され、送泥管１０３を通して切羽前方に加圧用流体として供給される。
【０００６】
このように構成すれば、排泥管１０２に送られる前にコーンクラッシャ１０１によって玉石が小型の礫に破砕されるので、その先の排泥管１０２が閉塞することがない。
【特許文献１】特開昭５５−３００２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記した従来のトンネル掘削機１００では、大型のコーンクラッシャ１０１がトンネル掘削機１００の内部１００ｂ空間を広範囲にわたって占有するため、他の設備の配置や作業に支障が生じるとともに、トンネル掘削機１００の機長が長くなるために急曲線を有するトンネルの掘削には適用できない。
【０００８】
また、玉石が出る可能性が低い地盤にトンネルを掘削する際にも、このような大型の破砕設備を設けたのでは、設備費が増大して不経済である。
【０００９】
この他にも、カッタビット１００ａ，・・・を配設した面板１００ｉの開口幅（スリット幅）を排泥管１０２の管径よりも狭くして、大型礫が取り込まれないようにする方法もあるが、扁平な玉石の侵入を防ぐことはできず、排泥管１０２が閉塞するおそれがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、小型かつ簡単な設備で玉石などの大型礫による排泥管の閉塞を防ぐことができるとともに、掘削効率を低下させることのない礫除去装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の礫除去装置は、カッタ部によって地盤を切削した際に発生する礫を取り込んでトンネル掘削機の後方に搬送する礫除去装置であって、前記カッタ部側とトンネル掘削機の内部側とを仕切る隔壁に設けられた取込口に一端を接続する排泥管と、前記取込口の下部付近から前記カッタ部側に向けて延設される破砕台と、前記トンネル掘削機の中心軸側から前記破砕台に向けて伸縮する破砕ジャッキとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
ここで、前記排泥管には、前記トンネル掘削機内部の少なくとも２箇所に屈曲部を設け、前記隔壁に最も近い屈曲部の後方から前記取込口に向けて前記排泥管内に挿入可能な貫入体を備えた閉塞解除部を設けることができる。
【００１３】
また、上記発明において、前記閉塞解除部は、長尺状の貫入体と、その貫入体を挿通させる架台部と、その架台部を介して前記貫入体を進退させる押込みジャッキと、前記架台部に取り付けられて前記貫入体を挿通させる回転体と、その回転体と前記貫入体とを連結させる連結具とを備えるように構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
このように構成された本発明は、排泥管を接続する隔壁の取込口の下部付近からカッタ部側に向けて延設される破砕台が設けられ、その破砕台に載った大型の礫を破砕ジャッキによって細かく砕くことができる。
【００１５】
このため、排泥管に大型の礫がそのまま侵入して閉塞することを防ぐことができる。また、油圧ジャッキのような小型で簡単な設備で破砕ジャッキを構成することができるので、安価な上に非常に少ないスペースを確保するだけでよいため、狭いトンネル掘削機の内部を有効に利用することができる。
【００１６】
さらに、破砕ジャッキは連続して稼働させることができるので、掘削効率を低下させることがない。
【００１７】
また、排泥管の屈曲部後方から取込口に向けて排泥管内に挿入可能な貫入体を備えた閉塞解除部を設けることによって、仮に排泥管が閉塞した場合でも、貫入体を突き刺すことによって容易に閉塞を解除することができる。
【００１８】
さらに、閉塞解除部の長尺の貫入体を回転体で回転させながら押込みジャッキで進退させる構成とすることで、排泥管内に堆積した堆積物を容易に突き崩すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図２は、本実施の形態のトンネル掘削機１の全体構成の概略を示したものである。
【００２１】
本実施の形態のトンネル掘削機１は、図２に示すように、地盤を切削するカッタビット１ａ，・・・などからなるカッタ部の後方に筒状のスキンプレート１ｈが配置され、そのスキンプレート１ｈの内側は隔壁１ｃによって掘削土砂が取り込まれるチャンバ１ｅと作業空間となる作業室部１ｂとに区切られている。
【００２２】
この作業室部１ｂには、切削された掘削土砂をトンネル掘削機１の後方に搬送するための送泥管２、掘削面の崩壊を抑えるための加圧用流体（泥水）を送り出す送泥管３、トンネル掘削機１を推進させるためのシールドジャッキ１ｆ、トンネルの屈曲部の掘削に際してトンネル掘削機１を屈曲させるための中折れジャッキ１ｇなどが備えられている。
【００２３】
また、チャンバ１ｅ内の掘削土砂及び泥水の侵入を防ぐ隔壁１ｃの下方には、掘削土砂の取込口１ｄが形成され、作業室部１ｂ側から送泥管２の取付部２ｃが接続されている。
【００２４】
さらに、この取付部２ｃが接続された取込口１ｄのチャンバ１ｅ側には、図１に示すように、カッタ部側に向けて延設される破砕台４が接続されている。
【００２５】
この破砕台４は、例えば円筒形の鋼管の上部を除去し、外殻下部の円弧のみがカッタ部側に突き出された部分が支持台４ａによって下方から支持されるようにして形成することができる。
【００２６】
そして、この破砕台４の上面に向けて伸縮可能な破砕ジャッキ５を、トンネル掘削機１の中心軸側に取り付ける。この破砕ジャッキ５の伸縮部５ａは、先端にドーム状の窪みが形成されており、図１に示すように伸縮部５ａの先端と破砕台４の上面に挟まれた玉石Ｓなどの礫は、この窪みに捉えられるとともにジャッキの加圧力又は打撃力によって破砕されて細かく砕かれる。
【００２７】
このようにして大型の礫が破砕された掘削土砂は、図３に示すような送泥管２によってトンネル掘削機１の後方に搬送される。
【００２８】
この送泥管２は、後方に延設される際に、屈曲部２ａにおいてトンネル掘削機１の中心軸側に持ち上げられ、傾斜部２ｅを経て再び屈曲部２ｂで曲折されて略水平に延設される。
【００２９】
そして、隔壁１ｃに最も近い屈曲部２ａの後方には、排泥管２が閉塞した際に管内に詰まった堆積物を突き崩すための貫入体を備えた閉塞解除部６が設けられる。
【００３０】
この閉塞解除部６は、長尺状の貫入体としてのロッド６１と、そのロッド６１を挿通させる架台部６６と、その架台部６６を介してロッド６１を進退させる押込みジャッキ６２と、架台部６６に取り付けられてロッド６１を挿通させる回転体としての歯車６３と、その歯車６３とロッド６１とを連結させる連結具６４とを備えている。
【００３１】
このロッド６１は、鋼管や鋼棒などで形成され、その側面には歯車６３との連結に使用される連結穴６１ａ，・・・が所定の間隔で設けられている。なお、ロッド６１の先端は、堆積物への侵入を容易にするために鋭角状に形成するのが好ましい。
【００３２】
さらに、鋼管でロッド６１を形成する場合は、管の内周の連結穴６１ａ，６１ａ間に土砂噴出防止用の円板状の閉塞部を複数設けるなどして、閉塞解除作業時にロッド６１を通って掘削土砂が作業室部１ｂに噴出するのを防ぐのが好ましい。
【００３３】
また、このロッド６１を挿通させる架台部６６は矩形に形成されるとともに、ロッド６１の延伸直交方向の両側にガイド部６６ａ，６６ａを張り出させておく。
【００３４】
このガイド部６６ａ，６６ａは、屈曲部２ａの後方に平行に延設される２本のレール部６６ｂ，６６ｂをスライドさせる断面視コ字型の部材で、その後部には押込みジャッキ６２，６２の伸縮部６２ａ，６２ａ先端に設けられた取付具６２ｂ，６２ｂをそれぞれ接続する。
【００３５】
このガイド部６６ａ，６６ａ毎に取り付けられた押込みジャッキ６２を伸縮させると、架台部６６がレール部６６ｂ，６６ｂに沿って進退する。
【００３６】
なお、レール部６６ｂ，６６ｂの後端の上面及び下面には、図３に示すように補強梁６６ｃ，６６ｃが取り付けられて補強されているので、架台部６６の移動時に外力が作用してもレール部６６ｂ，６６ｂの平行が確保される。
【００３７】
また、この架台部６６の前面には歯車６３が取り付けられ、その歯車６３の中心をロッド６１が貫通し、このロッド６１と歯車６３は連結具６４によって連結される。
【００３８】
この連結具６４は、図３〜図５に示すように、歯車６３の前面に固定されてロッド６１を挟んだ両側に配設される連結板６４ａ，６４ａとピン６４ｂとによって構成される。
【００３９】
このピン６４ｂは、連結板６４ａ，６４ａの穴に挿通されるとともにロッド６１に設けられた連結穴６１ａに挿通されることで、ロッド６１と歯車６３は連結される。なお、図示されていないがこの連結具６４には、ピン６４ｂの脱落防止処理が施されている。
【００４０】
そして、この歯車６３の下方には、図５に示すような伝達ギア６３ｂが噛合されており、この伝達ギア６３ｂを駆動モータ６３ａで回転させると、それに伴って歯車６３とそれに連結されたロッド６１が回転する。
【００４１】
このようにロッド６１に回転力を与えることによって、排泥管２を閉塞している堆積物内にロッド６１を容易に推進させることができる。
【００４２】
このロッド６１は、図３〜図５に示すように、止水処理された止水挿入部６５から排泥管２内に挿入され、取付部２ｃの内部を移動させることができる。すなわち、止水挿入部６５を介して排泥管２の内部とトンネル掘削機１の作業室部１ｂが連通することになるので、水や土砂の漏出を防ぐために止水挿入部６５が設けられる。
【００４３】
この止水挿入部６５には、ロッド６１が挿入されているときに止水機能を発揮するシール材６５ｂ，・・・と、ロッド６１を引き抜いたときに利用される開閉弁６５ａとがある。
【００４４】
すなわち、ロッド６１が挿入されている状態では開閉弁６５ａを閉じることが出来ないので、ロッド６１の外周面との隙間を埋めるゴムリングなどのシール材６５ｂ，・・・によって止水をおこない、ロッド６１を抜いた状態では開閉弁６５ａを閉じて管内に蓋をして止水をおこなう。
【００４５】
次に、本実施の形態のトンネル掘削機１の作用について説明する。
【００４６】
まず、図２に示すように、トンネル掘削機１の前面の面板１ｉに配設されたカッタビット１ａ，・・・で地盤を切削しながらシールドジャッキ１ｆを伸長してトンネル掘削機１を推進させる。
【００４７】
このカッタビット１ａ，・・・の前方の掘削面は、送泥管３によって送り出された泥水（加圧用流体）によって加圧されているので、面板１ｉのスリットからチャンバ１ｅ内に取り込まれた掘削土砂も加圧状態にあり、排泥管２に接続される取込口１ｄに向けて掘削土砂が流れ出す。
【００４８】
そして、図１に示すように、玉石Ｓなどの大型の礫が破砕台４の上面に載ったところへ破砕ジャッキ５の伸縮部５ａ先端を押し付け、玉石Ｓを破砕する。このようにして細かく砕かれた玉石Ｓは、排泥管２を閉塞させることなく排出される。
【００４９】
また、このように排泥管２の内部を滞りなく掘削土砂が搬送されているときは、ロッド６１は排泥管２内に突出しない位置まで後退させておくか、又は引き抜いて開閉弁６５ａを閉じておき、排泥管２内の流れを妨げないようにするとともに掘削面圧力を所定の圧力に保持できるようにしておく。
【００５０】
他方、このように破砕ジャッキ５を使用していても、伸縮部５ａの先端をすり抜けて排泥管２の内部に侵入する玉石Ｓを完全に無くすことはできない。
【００５１】
そして、このように偶発的に侵入した玉石Ｓによって排泥管２が閉塞した場合に、排泥管２の弁開閉ジャッキ２ｄで管内の弁を閉じて排泥管２を分解すれば、チャンバ１ｅ内の圧力を保持したまま屈曲部２ａ後方の管の閉塞は解除することができる。
【００５２】
しかし、この方法では、取込口１ｄ側の取付部２ｃの閉塞は解除することはできないので、取付部２ｃなどの取込口１ｄ周辺の排泥管２内の閉塞は、閉塞解除部６をセットして解除する。
【００５３】
例えば、ロッド６１が止水挿入部６５から引き抜かれて開閉弁６５ａが閉じられているときは、ロッド６１を架台部６６の後方から差し込んで止水挿入部６５に挿入する。
【００５４】
そして、開閉弁６５ａを開いてさらにロッド６１を取込口１ｄ方向に押込み、管内の堆積物（玉石Ｓや破砕ガラなど）にロッド６１の先端が当接した時点で一旦押込みを中断する。
【００５５】
続いて、歯車６３に固定した連結板６４ａ，６４ａの穴の位置と、ロッド６１の連結穴６１ａの位置を合わせてピン６４ｂを差し込んで、歯車６３とロッド６１を連結する。
【００５６】
この状態で駆動モータ６３ａを駆動して、伝達ギア６３ｂ、歯車６３及びロッド６１を回転させるとともに、押込みジャッキ６２，６２を伸縮させて架台部６６及びロッド６１を取込口１ｄ方向に押し出したり、引き戻したりしながら堆積物を突き崩す。
【００５７】
この押込みジャッキ６２，６２による押し出しは、図４，５に示すようにジャッキのストローク分だけ一度におこなうことができる。例えば、押込みジャッキ６２，６２のストロークが300mmであれば、1.2ｍの単位長さのロッド６１に３箇所の連結穴６１ａ，・・・を開けて３回に分けてロッド６１を送り出す。
【００５８】
さらにロッド６１を押し出す場合は、ロッド６１の後端に新たにロッド６１を継ぎ足し、ピン６４ｂを外して歯車６３とロッド６１の連結を解除し、押込みジャッキ６２，６２を縮めて一つ後方の連結穴６１ａに連結板６４ａ，６４ａの穴の位置を合わせる。
【００５９】
そして、連結穴６１ａと連結板６４ａ，６４ａの穴に再びピン６４ｂを通してロッド６１を歯車６３に連結して押込みを再開する。
【００６０】
このように押込みジャッキ６２，６２の盛り替え、押込みジャッキ６２，６２による押し引き、ロッド６１の継ぎ足しを繰り返して、堆積した土砂をチャンバ１ｅ側へ押し出して管内の閉塞を解除する。
【００６１】
なお、ロッド６１が長くなる場合は、図２に示すように閉塞解除部６の後方に送出し部６７を設けて、ロッド６１の後端を押し出すようにしてもよい。
【００６２】
このように構成された本実施の形態の礫除去装置によれば、排泥管２を接続する隔壁１ｃの取込口１ｄの下部付近からカッタビット１ａ，・・・側に向けて延設される破砕台４が設けられ、その破砕台４に載った玉石Ｓを破砕ジャッキ５によって細かく砕くことができる。
【００６３】
このため、排泥管２に玉石Ｓがそのまま侵入して閉塞することを防ぐことができる。また、油圧ジャッキのような小型で簡単な設備で破砕ジャッキ５を構成することができるので、安価な上に非常に少ないスペースを確保するだけでよいため、狭いトンネル掘削機１の作業室部１ｂの作業性が向上するとともに、急曲線を掘削するトンネル掘削機１にも適用することができる。
【００６４】
さらに、破砕ジャッキ５は連続して稼働させることができるので、掘削効率を低下させることがない。
【００６５】
また、排泥管２の屈曲部２ａ後方から取込口１ｄに向けて排泥管２内に挿入可能なロッド６１を備えた閉塞解除部６を設けることによって、仮に排泥管２が閉塞した場合でも、ロッド６１を突き刺すことによって容易に閉塞を解除することができる。
【００６６】
さらに、閉塞解除部６の長尺のロッド６１を歯車６３で回転させながら押込みジャッキ６２で進退させる構成とすることで、排泥管２内に堆積した堆積物を容易に突き崩すことができる。
【００６７】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００６８】
例えば、前記した実施の形態では、礫除去装置を密閉型の泥水式シールド掘削機に装備した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、同じく密閉型の土圧式シールド掘削機や開放型シールド掘削機に装備することもできる。
【００６９】
また、前記した実施の形態では、破砕台４は鋼管を利用して形成したが、これに限定されるものではなく、図１の支持台４ａだけで破砕台を形成したり、取込口１ｄのカッタ部側に鋼板や鋼材を組み合わせて台を製作したりしてもよい。さらに、破砕台の上面は取込口１ｄと同じ高さでなくともよく、取込口１ｄの下面より少し下がった高さに形成してもよい。
【００７０】
さらに、前記した実施の形態では、破砕ジャッキ５の伸縮部５ａ先端をドーム状の窪みに形成したが、これに限定されるものではなく、先端を鋭角にするなど礫を効率よく破砕可能な形状を選択すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の最良の実施の形態の礫除去装置の構成を説明する斜視図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態のトンネル掘削機の構成を説明する縦断面図である。
【図３】排泥管と閉塞解除部の構成を説明する斜視図である。
【図４】排泥管と閉塞解除部の構成を説明する一部切断平面図である。
【図５】排泥管と閉塞解除部の構成を説明する側面図である。
【図６】従来のコーンクラッシャを装備したトンネル掘削機の構成を説明する縦断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１            トンネル掘削機
１ａ          カッタビット（カッタ部）
１ｂ          作業室部（トンネル掘削機の内部）
１ｃ          隔壁
１ｄ          取込口
２            排泥管
２ａ，２ｂ    屈曲部
４            破砕台
５            破砕ジャッキ
６            閉塞解除部
６１          ロッド（貫入体）
６２          押込みジャッキ
６３          歯車（回転体）
６４          連結具
６５          架台部
Ｓ            玉石（礫）
【図１】
2007113213.tif 000003
【図２】
2007113213.tif 000004
【図３】
2007113213.tif 000005
【図４】
2007113213.tif 000006
【図５】
2007113213.tif 000007
【図６】
2007113213.tif 000008