(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
後方側からの推進力によって断面矩形状の筒体を推進しながらこの筒体の開口前端部内に設けた掘削手段により前方の切羽地盤を掘削すると共に上記筒体内にその搬送始端部を掘削手段の後方に接近させた状態でベルトコンベアを配設してなる矩形断面トンネル掘削機であって、上記掘削手段は筒体の長さ方向に直交する方向に向けて該筒体の両側面間に回転自在に配設された回転軸と、この回転軸に長さ方向に一定間隔毎に該回転軸に直交する方向に突設している複数本のアームと、これらのアームの先端に装着され且つ掘削土砂の掻上げ面を有する掘削刃とからなり、回転アームの回転によって掘削刃を後方側から前方に回転移動させて切羽地盤を掘削すると共に掘削した土砂を掘削刃が切羽地盤から離れて後方に回転移動する際の遠心力によって上記ベルトコンベアの搬送始端部上に投入させるように構成したことを特徴とする矩形断面トンネル掘削機。
【請求項２】
筒体の開口前端面を上端から下端に向かって斜め後方に傾斜した傾斜開口端面に形成していると共に開口前端部の下端部を両側部間に亘って切除して開口底部に形成し、この開口底部に露出する地盤を掘削手段によって掘削させるように構成していることを特徴とする請求項１に記載の矩形断面トンネル掘削機。
【請求項３】
掘削手段を筒体の前端開口部内の上部と下部とに配設し、下側掘削手段を上下方向に移動調整可能に配設していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の矩形断面トンネル掘削機。
【請求項４】
掘削手段を構成している複数本のアームは、回転軸の長さ方向に隣接するアームにおいてその先端に装着している掘削刃による地盤掘削部が互いに幅方向に連続するように配設されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の矩形断面トンネル掘削機。
【請求項５】
掘削手段は分割可能に連結していると共に筒体に対して脱着可能に装着されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の矩形断面トンネル掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地中に矩形状の小断面トンネルを掘削するトンネル掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、軌道や道路下を横断する通路となる地下構造物を地中に構築する際に、軌道や道路を挟んで立坑を掘削し、両立坑間に複数本の矩形パイプを計画地下構造物の少なくとも上床位置に並列状態に埋設してパイプルーフを形成したのち、一方の立坑側からパイプルーフの後端面に既製の地下構造物の前端面を当接させた状態で該地下構造物の内部の土砂を掘削排除しながら推進させ、パイプルーフと地下構造物とを置換することが行われている。
【０００３】
この際、上記のようなパイプルーフを形成するための矩形パイプを地中に埋設するには、図７に示すように、一方の立坑Ａから矩形パイプＰの埋設すべき地中に矩形断面トンネル掘削機Ｂを押し込み、この矩形断面トンネル掘削機Ｂに後続して矩形パイプＰを順次接続しながら矩形パイプＰの後端面を立坑Ａ内に配設しているジャッキ等の推進装置Ｃで推進させることにより矩形断面トンネル掘削機Ｂを掘進させ、他方の立坑に到達させることによって両立坑間に直列状に連なった矩形パイプ群を埋設している。そして、以下、同様にしてこの矩形パイプ群に隣接して次の矩形パイプ群を順次、埋設、施工することによって上記パイプルーフを形成している。
【０００４】
このように矩形パイプを後続させながら地中に該矩形パイプを埋設するための上記矩形断面トンネル掘削機Ｂとしては、例えば、特開平１０−２６６７８５号公報に記載されているような掘削機が知られている。即ち、この矩形断面トンネル掘削機は、断面矩形状の筒体の開口前端部内の上下部に、先端に切削刃を装着している土砂掻込み板Ｄ、Ｄを上下方向に往復回動自在に配設して切削刃により掘削した土砂をこれらの土砂掻込み板Ｄ、Ｄによって筒体の開口前端部内の土砂取込空間部に掻き入れ、該取込空間部内の土砂を吸込管を通じて泥水と共に後方に搬出するように構成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような矩形断面トンネル掘削機によれば、前方の切羽地盤を掘削するのは、上側の土砂掻込み板Ｄにおいては下方に回動した時、下側の土砂掻込み板Ｄにおいては上方に回動した時であって、これらの土砂掻込み板Ｄ、Ｄが逆方向に回動する時には切削刃による地盤の掘削は行われず、そのため、掘削機による掘進が断続的となって作業能率が低下するという問題点がある。さらに、土砂掻込み板Ｄ、Ｄの先端部は掘削機の開口前端部から前方に突出しているため、その先端に装着した切削刃により前方の切羽地盤を掘削すると、掘削した直後において切羽地盤が弛緩して崩れ、土被りの浅い地中にトンネルを掘削する場合にはその上方の地盤が沈下する虞れがある。
【０００６】
さらに、この矩形断面トンネル掘削機によって土被りの浅い地中にトンネルを掘削する時には、掘削機の上方にかかる土圧が小さく且つ掘削機本体である断面矩形状の筒体の上面側よりも下面側の地盤の方が硬いのが通常であるため、トンネル掘削機を推進すると、上向き方向に掘進しようとしてその方向制御が困難となり、従来のトンネル掘削機では十分な対処がなされていないのが現状である。また、切削刃により掘削した土砂を一旦、開口前端部内の土砂取込空間部に掻き入れておいたのち、この取込空間部内の土砂を吸込管を通じて泥水と共に後方に搬出するものであるから、排土装置全体が複雑化して故障が発生し易くなるという問題点があった。
【０００７】
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前方の切羽地盤を連続的に掘削可能にして作業能率を向上させることができ、さらに、上下方向の方向制御を容易にし得ると共に掘削土砂の搬出が円滑且つ能率よく行えるようにした矩形断面トンネル掘削機を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の矩形断面トンネル掘削機は、請求項１に記載したように、後方側からの推進力によって断面矩形状の筒体を推進しながらこの筒体の開口前端部内に設けた掘削手段により前方の切羽地盤を掘削すると共に上記筒体内にその搬送始端部を掘削手段の後方に接近させた状態でベルトコンベアを配設してなる矩形断面トンネル掘削機であって、上記掘削手段は筒体の長さ方向に直交する方向に向けて該筒体の両側面間に回転自在に配設された回転軸と、この回転軸に長さ方向に一定間隔毎に該回転軸に直交する方向に突設している複数本のアームと、これらのアームの先端に装着され且つ掘削土砂の掻上げ面を有する掘削刃とからなり、回転アームの回転によって掘削刃を後方側から前方に回転移動させて切羽地盤を掘削すると共に掘削した土砂を掘削刃が切羽地盤から離れて後方に回転移動する際の遠心力によって上記ベルトコンベアの搬送始端部上に投入させるように構成している。
【０００９】
上記のように構成した矩形断面トンネル掘削機において、請求項２に係る発明は、掘削機本体である筒体の開口前端面を上端から下端に向かって斜め後方に傾斜した傾斜開口端面に形成していると共に開口前端部の下端部を両側部間に亘って切除して開口底部に形成し、この開口底部に露出する地盤を上記掘削手段によって掘削させるように構成している。さらに、請求項３に係る発明は、上記掘削手段を筒体の前端開口部内の上部と下部とに配設し、下側掘削手段を上下方向に移動調整可能に配設していることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項４に係る発明は、上記掘削手段を構成している複数本のアームにおいて、回転軸の長さ方向に隣接するアームの先端に装着している掘削刃による地盤掘削部が互いに幅方向に連続するように複数本のアームを回転軸の長さ方向に一定間隔毎に配設していることを特徴としている。さらに、請求項５に係る発明は、掘削手段を分割可能に連結してなる構造としていると共に、この分割可能な掘削手段を上記筒体の開口前端部に対して脱着可能に装着した構造としていることを特徴とするものである。
【００１１】
【作用及び効果】
掘削機の本体である筒体を後方側からの推進力によって推進させながら筒体の開口前端部内に配設している掘削手段の回転軸を回転させると、該回転軸に突設している複数本のアームが回転軸と一体的に該軸心回りに一方向に回転しながらその先端に装着している掘削刃によって前方の地盤を連続的に掘削すると共に掘削された土砂はアームが後方に回転する時に掘削刃によって勢いよく後方に押し飛ばされ、ベルトコンベアの搬送始端部上に投入、投下されて該ベルトコンベアにより後方に搬出される。従って、この矩形断面トンネル掘削機によるトンネルの掘進が円滑且つ能率よく行えると共に、掘削刃によって掘削された土砂を直接、ベルトコンベアの搬送始端部上に投入するように構成しているから装置全体の簡素化を図ることができて故障の発生が生じ難いばかりでなく、土砂の搬出が円滑に行えるものである。
【００１２】
また、上記掘削手段は筒体の開口前端部内に配設されているので、切羽地盤が筒体内に取り込まれた状態で掘削されることになり、従って、筒体の開口端前方の地盤は何ら崩れる虞れはなく、土被りの浅い地中であっても上方の地盤の沈降を防止しながら能率よく掘進することができる。その上、アームの先端に装着している掘削刃を回転軸の回転によって筒体内の後方に順次向けることにより、掘削刃の保守、点検や交換作業が容易に行える。
【００１３】
さらに、請求項２に係る発明によれば、掘削機の本体である上記筒体の開口前端面を上端から下端に向かって斜め後方に傾斜した傾斜開口端面に形成しているので、切羽面を斜めに形成して崩落を防ぐことができ、その上、筒体の開口前端部の下端部を両側部間に亘って切除して開口底部に形成し、この開口底部に露出する地盤を掘削手段によって掘削させるように構成しているので、筒体の開口前端部における下面の掘削抵抗を抑えてトンネル掘削機が上向きに掘進しようとするのを抑止することができる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明によれば、上記掘削手段を筒体の前端開口部内の上部と下部とに配設しているので、これらの上下掘削手段により切羽地盤の上半部と下半部とをそれぞれ連続的に掘削させることができるばかりでなく、それぞれの切削手段のアームの回転速度や回転方向を変化させることによって掘進中における掘削機の上下方向の位置修正を正確に行うことができ、さらに、下側掘削手段を上下方向に移動調整可能にしているので、この下側掘削手段を下動させることによって、上述したようにトンネル掘削機が上向き掘進状態となった時には開口底部の地盤を掘削手段の切削刃によって余掘りすることにより方向修正が確実且つ簡単に行うことができる。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、上記掘削手段を構成している複数本のアームにおいて、回転軸の長さ方向に隣接するアームの先端に装着している掘削刃による地盤掘削部が互いに幅方向に連続するように複数本のアームを回転軸の長さ方向に一定間隔毎に配設しているので、切羽地盤全面を均一に且つ能率よく掘削することができ、精度のよいトンネル掘削が行えると共に施工速度を一層向上させることができる。
【００１６】
さらに、請求項５に係る発明によれば、掘削手段を一半部と他半部とに分割可能に連結してなる構造とし、この分割可能な掘削手段を上記筒体の開口前端部に対して脱着可能に装着しているので、作業員によって掘削手段を分割しながら筒体の開口前端部からの取り外しが行え、掘削すべき地盤に礫や玉石、木材等の障害物が存在していた時には、この掘削手段を取り外してその障害物の撤去作業が確実に行うことができる。
【００１７】
【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は矩形断面トンネル掘削機の簡略縦断側面図であって、１は掘削機本体を形成している前後端が開口した一定長の断面矩形状角形鋼管からなる筒体であり、この筒体１の開口前端面を上端から下端に向かって斜め後方に傾斜した傾斜開口端面に形成している。詳しくは、筒体１の一定幅を有する上面1aの両側端から下方に直角に連なる両側面1b、1bの前端面を上端から下端に向かって斜め後方に傾斜させ、その下端を筒体１の底壁面を形成している下面1cの両側端に連設させた構造としている。従って、筒体１の上面1aは下面1cに対して一定長だけ前方に突出した形状となっている。また、上記傾斜開口端面は刃口２に形成されている。
【００１８】
さらに、筒体１の開口前端部の下端部、即ち、下面1cを両側面1b、1b間に亘ってその先端から所定長だけ切除することにより、該下面1cの先端面を両側面1b、1bの下端部先端から後方に位置させて、この下面1cの先端面と両側面1b、1bの下端先端部との間の地盤が露出する開口底部３を形成している。
【００１９】
このように形成している筒体１の開口前端部内には、筒体１の前方地盤の上半部と下半部とを筒体１の全幅に亘って掘削する上側掘削手段４と下側掘削手段５を上下に一定間隔を存して配設している。これらの上下掘削手段４、５は、筒体の長さ方向に直交する回転軸６、6'に、先端に掘削刃８を装着している複数本のアーム７を回転軸６、6'の長さ方向に一定間隔毎に且つ該回転軸６、6'に直交する方向にそれぞれ突設してなる構造を有している。
【００２０】
これらの上下掘削手段４、５の構造を更に詳しく説明すると、上記上下回転軸６、6'は図３に示すように、筒体１の両側面1b、1b間の幅の１／２の長さよりも僅かに長く形成されてあり、上下掘削手段４、５は、先端に掘削刃８を装着している複数本のアーム７を直接回転軸６、6'に固着してなる一半部側の掘削手段4A、5Aと、駆動モータ９、9'（図２、４、５に示す）によってそれぞれ回転させられるケーシング10、10' の外周面及び内端面に、先端に掘削刃8'を装着している複数本のアーム7'をそれぞれ固着してなる他半部側の掘削手段4B、5Bとから構成し、上記上下掘削手段４、５におけるそれぞれのケーシング10、10’と対向する回転軸６、6'の内端面に連結端板11、11' を固着してこの連結端板11、11' をボルト12によってケーシング10、10' の対向内端面又は該内端面に固着した上記アーム7'に回転軸６、6'とケーシング10、10' とをそれぞれ同一中心線上で脱着自在に連結している。
【００２１】
回転軸６、6'にそれぞれ直接固着している各アーム７は、回転軸６から同一垂直面内で相反する方向に突設している２本のアーム部7A、7Aからなり、さらに、回転軸６の長さ方向に隣接するアーム７、７は、互いに直角方向に向けて突設している。同様に、回転ケーシング10、10' にそれぞれ固着している各アーム7'においてもケーシング10、10' から同一垂直面内で相反する方向に突設している２本のアーム部7B、7Bからなり、隣接するアーム7'、7'は、互いに直角方向に向けて突設している。即ち、図２、図３に示すように、アーム部7A、7Aが回転軸６、6'からそれぞれ上下に突出しているアーム７と、アーム部7A、7Aが回転軸６、6'からそれぞれ前後に突出しているアーム７とが交互に配設され、回転ケーシング10、10' においても同様であって且つ回転軸６、6'と回転ケーシング10、10' との対向するアーム７、7'も互いに直角方向に向けて突設している。
【００２２】
さらに、これらのアーム７、7'の先端は、回転中心線から全て同一半径の位置にあり、従って、アーム７、7'の先端に装着されている掘削刃８は全て同一半径の円形軌跡上を移動する。この掘削刃８は、前後に刃先81、82を設けている一定幅を有する２個の刃体8A、8Aをアーム７、7'の先端両側面に配してボルト33によりアーム７、7'の先端に一体的に固着されてなり、且つ、この掘削刃８の幅を隣接するアーム間の幅寸法に等しくして、一方のアームの先端に装着している掘削刃８により掘削される地盤掘削部と、このアームに隣接した他方のアームの先端に装着している掘削刃８により掘削される地盤掘削部とが互いに接するか一部が重複して幅方向に連続する掘削を可能にしている。なお、上記刃体8Aはその頂面83を側面Ｖ字状に形成していると共に前後端面は前後刃先81、82から回転軸６、6'の中心に向かって傾斜した土砂掻上げ面84に形成している。
【００２３】
また、上側掘削手段４の回転軸６と下側掘削手段５の回転軸6'との距離は、掘削刃８が移動する上記円形軌跡の直径よりも僅かに小さい距離に設定していてこれらの上下掘削手段４、５による地盤掘削部の一部が重複して上下方向に連続する掘削を可能にしている。このような掘削を可能にするために、上側掘削手段４の回転軸６の外端部を筒体１の一側面側に向け且つ回転ケーシング10を他側部側に配設する一方、下側の掘削手段４の回転軸6'の外端部を筒体１の他側面側に向け且つ回転ケーシング10' を一側部側に配設して上側掘削手段４と下側掘削手段５との上下に対向するアーム７、７及びアーム7'、7'の向きが互いに直角になるように構成している。
【００２４】
その上、上下掘削手段４、５の回転軸６、6'の中心間を結ぶ線が上記筒体１の両側面1b、1bの傾斜前端面に平行になるように上下掘削手段４、５を筒体１の開口前端部内に配設し、且つこれらの上下掘削手段４、５の掘削刃８が側面からみた場合、筒体１の刃口２の位置を通過させるようにして構成している。
【００２５】
上側掘削手段４において、筒体１の対向内側面に対する一半部側の掘削手段4Aの回転軸６と他半部側の掘削手段4Bの回転ケーシング10との取付構造は、図２〜図４に示すように、一半部側の掘削手段4Aにおいては、その回転軸６の外端部を軸受部材13により回転自在に支持させ、この軸受部材13を筒体１の一側面1bの上部内面に固着した固定台板14にボルト34によって着脱自在に固定、支持させている。固定台板14には、軸受部材13を当接、受止する内側面に前後方向に開口した浅底受け溝部14a が設けられ、この浅底受け溝部14a に上記軸受部材13が薄肉の抜取り板15を介して前後位置調整可能に嵌合したのち、上記ボルト34により固定台板14に固定されている。
【００２６】
なお、上記抜取り板15は、一半部側の掘削手段4Aを固定台板14から取り外す際に、ボルト34を除去したのち浅底受け溝部14a から抜き取って該浅底受け溝部14a と軸受部材13との間に隙間を発生させ、一半部側の掘削手段4Aと他半部側の掘削手段4Bとの連結ボルト12を取り外したのち、軸受部材13を浅底受け溝部14a に沿って手前に移動させながら一半部側の掘削手段4Aの取り外し作業を円滑に行えるようにするために設けられている。
【００２７】
一方、他半部側の掘削手段4Bにおいては、回転ケーシング１０の駆動モータ９の設置台板17を図５に示すように、筒体１の他側面1bの上部内面に固着した固定台板18にボルト19によって着脱自在に固定、支持させている。この固定台板18には、上記一半部側の掘削手段4Aの固定台板14と同様に、前後方向に開口した浅底受け溝部18a が設けられ、この浅底受け溝部18a に設置台板17を前後位置調整可能に嵌合したのち、上記ボルト19により固定台板18に固定されている。
【００２８】
上記上側掘削手段４の下方に対向して設けられた上記下側掘削手段５における筒体１の対向内側面に対する他半部側の掘削手段5Aの回転軸6'と一半部側の掘削手段5Bの回転ケーシング10' との取付構造は、他半部側の掘削手段5Aにおいては、その回転軸6'の外端部を軸受部材20により回転自在に支持させ、この軸受部材20を筒体１の他側面1bの下部内面に固着した固定台板21にボルト22によって固定、支持させている。固定台板21には、図５に示すように、その上端から下端に向かうに従って筒体１の開口底部３に向かって斜め前方に傾斜した受け溝部21a が上下端間に貫通状態で設けられてあり、この受け溝部21a に上記軸受部材20を上下方向に位置調整可能に嵌合させ、軸受部材20の四方部に設けている縦長孔23を通じて上記ボルト22により固定台板21に固定されている。
【００２９】
さらに、固定台板21の上方部における筒体１の他側面1bに支持杆24を突設し、この支持杆24に挿通した螺子棒25の下端部を上記軸受部材20の上端面中央部に凹設している螺子孔26に螺入させると共に螺子棒25の上部に螺合した上下一対のナット27、27を支持杆24の上下面に当接させてあり、下側のナット27及び固定台板21に対する軸受部材20の固定を緩めたのち上側のナット27を回動操作することによって、軸受部材20を受け溝部21a に沿って上下摺動させて後述する回転ケーシング10の上下移動と共に掘削手段５の取付位置を調整するように構成している。
【００３０】
一方、一半部側の掘削手段5Bにおいては、図４に示すように、その回転ケーシング10' の駆動モータ9'の設置台板28を筒体１の一側面1bの下部内面に固着した固定台板29にボルト30によって固定、支持させている。この固定台板29には、上記他半部側の掘削手段5Aの固定台板21と同様に、その上端から下端に向かうに従って筒体１の開口底部３に向かって斜め前方に傾斜した受け溝部29a が上下端間に貫通状態で設けられてあり、この受け溝部29a に上記設置台板28を上下方向に位置調整可能に嵌合させ、設置台板28の四方部に設けている縦長孔31を通じて上記ボルト30により固定台板29に固定されている。
【００３１】
さらに、固定台板29の上方部における筒体１の一側面1bに支持杆24' を突設し、この支持杆24' に挿通した螺子棒25' の下端部を上記設置台板28の上端面中央部に凹設している螺子孔26' に螺入させると共に螺子棒25’の上部に螺合した上下一対のナット27' 、27' を支持杆24’の上下面に当接させてあり、下側のナット27’及び固定台板29に対する設置台板28の固定を緩めたのち上側のナット27’を回動操作することによって、上述した他半部側の掘削手段5Aのナット27の回動操作と共に設置台板28を受け溝部29a に沿って上下摺動させて上側掘削手段５の取付位置を調整するように構成している。
【００３２】
上下掘削手段４、５における回転ケーシング10、10' 内には駆動モータ９、9'がそれぞれ配設されてあり、これらの駆動モータ９、9'は上記設置台板17、28にそれぞれ設置、固定されている。駆動モータ９、9'の回転軸9aには回転伝達部材9bがそれぞれ固着してあり、これらの回転伝達部材9bを回転ケーシング10、10' に連結、固定して駆動モータ９、9'の回転を回転ケーシング10、10' にそれぞれ伝達するように構成している。図中、32、32' 、33、33' は駆動モータ９、9'の油圧ホースである。
【００３３】
上記下側掘削手段５の後方における筒体１の下面1c上にはベルトコンベア40がその搬送方向を筒体１の前後方向に向けて設置してあり、このベルトコンベア40の搬送始部を下側掘削手段５の後方下部に近接させた状態で配設している。ベルトコンベア40の搬送始端部の上面は下側掘削手段５の回転軸6'の中心よりも低い位置にあって、下側掘削手段５の掘削刃８によって後方に押し飛ばされる掘削土砂を該搬送始端部上に直接、投下させるように構成している。なお、このベルトコンベア40は、搬送始端部から搬送終端部に向かって徐々に上方に傾斜させてあり、該搬送終端部の下方部に次のベルトコンベアの搬送始端部を同様に、その搬送始端部から搬送終端部に向かって徐々に上方に傾斜させた状態で設置し、このようなベルトコンベアの設置状態をトンネル掘削の開始端部まで順次行うことにより、掘削土砂を後方に搬出するように構成している。
【００３４】
上記ベルトコンベア40の搬送始端部と下側掘削手段５との間には掘削機本体である筒体１の上記開口底部３の後端上、即ち、下面1cの前端刃口部からベルトコンベア40の搬送始端部の前端上方に向かって後方に傾斜した土砂案内前面傾斜板41が固定されていると共にベルトコンベア40の両側部には図６に示すように、下端縁がベルトコンベア40の搬送上面の両側端縁部上に近接状態で位置し且つその下端縁から筒体１の両側面1b、1bの下部対向内面に向かってそれぞれ上向きに傾斜した土砂案内両側傾斜板42、42が配設されてあり、さらに、これらの両側傾斜板42、42の前端部を上端から下端に向かって下方に傾斜した両側前端傾斜板部44、44に形成してこの両側前端傾斜板部44、44の下端縁を上記前面傾斜板41の両側端縁に一体に連設している。
【００３５】
なお、両側傾斜板42、42は必ずしもベルトコンベア40の全長に亘って該ベルトコンベア40の両側縁に沿って設けておく必要はなく、上下掘削手段４、５によって後方に押し飛ばされる掘削土砂の最大飛距離に相当する長さに形成しておけばよい。この両側傾斜板42、42はその下面を図示しない適宜な支持脚部材によって筒体１の下面1cの両側部上に設置するように構成している。
【００３６】
以上のように構成した矩形断面トンネル掘削機は上記図７に示したトンネル掘削機と同様に、地中に矩形パイプＰを埋設するために使用される。即ち、一方の立坑Ａから矩形パイプＰの埋設すべき地中にこの矩形断面トンネル掘削機を進入させると共に該トンネル掘削機に後続して矩形パイプＰを順次接続しながら矩形パイプＰの後端面を立坑Ａ内に配設しているジャッキ等の推進装置Ｃで押し進め且つこの矩形断面トンネル掘削機の筒体１内の上下掘削手段４、５によって切羽地盤を掘削しながら直列に後続する複数本の矩形パイプＰを地中に埋設していくものである。
【００３７】
この矩形断面トンネル掘削機による矩形パイプＰを埋設させるための矩形断面トンネルの掘削態様を説明すると、上下掘削手段４、５の駆動モータ９、9'を作動させれば、上下掘削手段４、５の上下回転ケーシング10、10' が回転してこれらの回転ケーシング10、  10' にそれぞれ直結している上下回転軸６、6'が回転し、これらの回転軸６、6'から直角に突設している複数本のアーム７、7'の先端掘削刃８がアーム７、7'の回転軌跡上を円形を描くようにして高速で回転移動し、後方側からの推進力によって筒体１が推進されながら掘削刃８により前方の切羽地盤を掘削していく。
【００３８】
上側掘削手段４の掘削刃８の回転移動方向は図１に示すように、他側面側からみた場合、半時計方向、即ち、該掘削刃８が上方から前方に移動して筒体１の開口端上半部に面する切羽地盤を掘削しながら後方に移動する方向であり、従って、掘削土砂の一部は下側の掘削手段５の前方部側に落下すると共に残りは掘削刃８の土砂掻上げ面84によって後方に送られながら、掘削刃８の高速回転による遠心力で後方に押し飛ばされ、ベルトコンベア40の搬送始端部上に投下されて後方に搬出される。
【００３９】
一方、下側掘削手段５の掘削刃８の回転移動方向は上記上側掘削手段４の掘削刃８とは逆方向、即ち、掘削刃８が下方から前方に移動して筒体１の開口端下半部に面する切羽地盤を掘削しながら後方に移動する方向であり、従って、掘削土砂を上記上側掘削手段４から落下する一部の掘削土砂と共にその土砂掻上面84で掻き上げながら掘削刃８の高速回転による遠心力で後方に押し飛ばし、ベルトコンベア40の搬送始端部上に投入して後方に搬出させる。
【００４０】
上下掘削手段４、５には、それぞれの回転軸６、6'と回転ケーシング10、10' に突設しているアーム７、7'が、筒体１の上半部と下半部とにおいて幅方向に一定間隔毎に設けられていてこれらのアーム７、7'の先端に装着している上記掘削刃８の配設状態は、上述したように、左右方向及び上下方向に隣接する掘削刃８、８による掘削部が連続するように配設されているので、筒体１の開口前端部に対応する切羽地盤に掘り残し部を生じさせることなく該切羽地盤全面を掘削することができる。
【００４１】
さらに、上下掘削手段４、５における両側方部のアーム７、7'に装着している掘削刃８によって掘削された土砂は、ベルトコンベア40の両側方上に飛ばされるが、該ベルトコンベア40の両側方には筒体１の下部対向内面からベルトコンベア40の搬送上面の両側端縁部上に向かって下向きに傾斜した傾斜板42、42が設置されているので、これらの傾斜板42、42上に上記掘削土砂が落下し、該傾斜板42、42の傾斜面上を滑ってベルトコンベア40上に移載させられるものである。また、ベルトコンベア40の前方部側に落下した掘削土砂は土砂案内前面傾斜板41上に受止されてその傾斜面上を筒体１の開口底部３にまで滑り落ち、再び、下側掘削手段４の掘削刃８によって後方に押し飛ばされてベルトコンベア40上に投下されるものである。なお、上下掘削手段４、５はその回転方向をそれぞれ上記と逆方向にしても掘削刃８によって同じように掘削土砂を後方に押し飛ばし、ベルトコンベア40の搬送始端部上に投下させることができる。
【００４２】
また、上記上下掘削手段４、５においては、切羽地盤を掘削する掘削刃８が筒体１の開口前端面、即ち、刃口２から前方に突出することなく、筒体１内で掘削刃８を回転させるように構成しているので、後方からの推進力によって筒体１が推進させられた時に、切羽地盤を刃口２により筒体１の開口前端部内に取り込みながら筒体１内で掘削することになり、従って、筒体１の前方地盤は崩壊する虞れはなく、筒体１の開口前端部内に取り込んだ地盤の土砂を上下掘削手段４、５によって連続的に掘削しながら能率よく矩形断面トンネルを掘進することができる。
【００４３】
さらに、上記矩形断面トンネル掘削機は、その筒体１の上面1aを下面1cよりも前方に突出させて開口前端面を上端から下端に向かって斜め後方に傾斜した傾斜開口端面に形成しているから、切羽面を斜めに形成して上層地盤を安定的に支持しながら円滑に掘進すると共に掘削機が上向きの掘進方向に向いた場合には、下側の掘削手段４を下方に移動させて筒体１の開口底部３に露出している地盤を該掘削手段４により余掘り掘削すれば、簡単且つ正確に下向きに方向修正を行うことができる。
【００４４】
この下側掘削手段４の上下方向の位置調整は、その回転軸6'の軸受部材20と回転ケーシング10' の駆動モータ9'の設置台板28とを筒体１の両側対向内面に固着している固定台板21、29に対するボルト22、31による固定を緩めたのち、軸受部材20と設置台板28とを吊支状態に支持している支持杆24、24' に挿通した螺子棒25、25' を、ナット27、27' の回動操作により上下動させることによって容易に行うことができる。
【００４５】
また、掘進中において、掘削すべき地盤中に礫や玉石、木材等の障害物が存在している場合には、ベルトコンベア40を撤去したのち、作業員が筒体１内に入って上側の掘削手段４を取り外して筒体１の開口前端部に作業空間を設けることにより上記障害物の除去作業を行う。この上側掘削手段４の取り外し作業は、まず、その一半部側の掘削手段4Aにおける回転軸６の軸受部材13を、筒体１の一側面1bの固定台板14に固定しているボルト34を取り外したのち、軸受部材13と固定台板14との間に介装している抜取り板15を抜き取って軸受部材13と固定台板14間に隙間を設ける。しかるのち、回転軸６の内端面に固着している連結端板11を他半部側の掘削手段4Bの回転ケーシング10からボルト12を取り外すことによって連結を解き、軸受部材13を固定台板14の浅底受け溝部14a に沿って後方に移動させながら一半部側の掘削手段4Aを筒体１の後方に撤去する。次いで、他半部側の掘削手段4Bを、その駆動モータ設置台板17を筒体１の他側面1bに固着した固定台板18から取り外すことによって撤去するものである。
【００４６】
なお、下側の掘削手段５も上側の掘削手段４と同様に撤去可能に構成しておいてもよいが、上側の掘削手段４を撤去するだけで、障害物の除去作業に必要な作業空間を得ることができるので、必ずしも、撤去する必要はない。また、本発明においては、掘削手段としてこのように上下掘削手段４、５を配設することなく、これらの掘削手段と同じ構造を有する１つの大径掘削手段を筒体１の開口前端部内に配設しておいてもよい。さらに、本発明においては、上記掘削手段４、５の掘削刃８の回転移動方向は上述した図１に示す方向に限らず逆方向でもよく、掘削対象地盤の土質や掘削方向等により適宜、選択的に変更しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】矩形断面トンネル掘削機の簡略縦断側面図、
【図２】その簡略横断面図、
【図３】一部を断面した正面図、
【図４】一部を断面した縦断一側面図、
【図５】一部を断面した縦断他側面図、
【図６】土砂案内傾斜板の配置状態を示す簡略斜視図、
【図７】従来例を説明するための簡略縦断側面図。
【符号の説明】
１  筒体
３  開口底部
４  上側掘削手段
５  下側掘削手段
６、6'  回転軸
７、7'  アーム
８  掘削刃
９、9'  駆動モータ
10、10' 回転ケーシング
【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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