JP2004332487A

JP2004332487A - Shaft excavator

Info

Publication number: JP2004332487A
Application number: JP2003133162A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Kondo; 保徳近藤; Kazunori Yamanaka; 和典山中
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: JP4131493B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shaft excavator capable of simplifying a structure of an excavated muck moving device to reduce an equipment cost, reducing operating load of the excavated muck moving device and shortening a construction cost of a shaft by efficiently carrying out the movement of the excavated muck and simply increasing an excavated muck moving pipe. <P>SOLUTION: The shaft excavator includes the excavated muck moving device 3 equipped with a water pipe section 61 extended to an excavator 2 from the neighborhood of the upper end of a shaft T, an excavated muck conveying pipe 60 equipped with the water pipe and a moving pipe section 62 consecutively connected to the lower end of the water pipe section 61, extended to the neighborhood of the upper end of the shaft T to convey excavated muck to the ground together with water and added with the deep of the depth of the shaft and an earth-moving pump 63 supplying muck conveying water to the water pipe section 61, and the excavated muck moving device 3 is so constituted that the excavated muck can be conveyed to the ground by a water current in the excavated muck conveying pipe 60. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は立坑掘削装置に関し、特に、掘削ズリを地上へ搬送する為の技術を改善した立坑掘削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、深度が数１００ｍもの大深度立坑として、過去では炭坑が、また、最近では鉄道や道路が通る交通トンネルの換気用立坑が実用に供され、将来的には、放射性廃棄物の廃棄等のために、深度が１０００ｍにも達する大深度立坑が必要であると考えられる。これら立坑の掘削方法は、発破掘削と機械掘削とに大別されるが、最近では、機械掘削用の種々の立坑掘削装置が実用化されている。立坑掘削装置の主要な構成は、胴部材と、この胴部材の先端側に装備されたカッターヘッドと、これら胴部材とカッターヘッドを推進させる複数の推進用ジャッキとを備えた掘削機と、掘削ズリ（土砂や礫等）を地上へ搬送する掘削ズリ排出装置である。
【０００３】
特許文献１に記載の立坑掘削装置には、掘削機に、チャンバー内の掘削ズリを泥水にして上方へ輸送するスクリュウーコンベアと、スクリュウーコンベで搬送されてきた泥水を貯留する泥水槽が設けられ、この泥水槽から泥水を吸い上げて地上の泥水処理プラントへ送る排泥管と排泥ポンプ、泥水処理プラントで処理された水を泥水槽へ送る送泥管と送泥ポンプが設けられている。
【０００４】
特許文献２に記載の立坑掘削装置には、掘削機に、掘削ズリを上方へ輸送するバケットコンベアが設けられ、このバケットコンベアは、センターポスト、センターポスト内に設けられた無端状のチェーン、このチェーンに連結された複数のバケット、複数のバケット（チェーン）を回動させる油圧モータを有し、各バケットの先端部に取り付けられた切刃でも地山を掘削可能になっている。尚、センターポストは油圧モータにより鉛直軸心回りに回動可能であり、そのセンターポストの先端部分にヘリカルドラム掘削機が連結されている。
【０００５】
一方、掘削機に、チャンバー内の掘削ズリを水と共に上方へ吸引搬送する混気ジェットポンプと、混気ジェットポンプで搬送されてきた掘削ズリと水を分離する分離装置と、分離装置で分離された掘削ズリを貯留するズリストックビンを設け、この掘削ズリをカプセル輸送方式で地上へ搬送する掘削ズリ排出装置を設けた立坑掘削装置が知られている。分離装置で分離された水は、混気ジェットポンプにより掘削ズリを搬送する為の水として再利用される。
【０００６】
尚、特許文献３には、掘削機前方の地山にボーリングを行い、ボーリングされた穴に挿入された反力受けロッドの下端部分を根固めした状態で、反力受けロッドで反力をとって掘削機を推進させる技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３３２７９２号公報
【特許文献２】特開２００３−３７８０号公報
【特許文献３】特開２００２−３４９１８１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の立坑掘削装置において、特許文献１のような掘削ズリ排出装置を採用した場合、立坑深さが深くなる程、泥水を吸い上げて地上まで送る多数の排泥ポンプが必要となり、これら排泥ポンプの大多数を立坑途中部に設置しなければならないため、掘削ズリ排出装置の設備コストが非常に高価になり、この掘削ズリ排出装置の運転負荷も大きくなる。これら排泥ポンプを設置する作業負荷も大きく、更に、立坑深さが深くなり、掘削ズリを複数の中継地点で中継しながら搬送するようにすると、掘削ズリの排出を能率よく行うことができなくなり、立坑施工工期が長くなる。
【０００９】
また、特許文献１のような掘削ズリ排出装置を採用した場合、排泥ポンプが故障したり停電等の緊急時に排泥ポンプが作動停止すると、排泥管内の搬送途中の掘削ズリが水と共に落下し、排泥管が閉塞・破損したりポンプが破損する虞がある。尚、前記カプセル輸送式の掘削ズリ排出装置でも、設備コストが高価になり、掘削ズリの排出を能率よく行うことが難しい。
【００１０】
掘削機内において掘削ズリをカッターヘッド付近から上方へ輸送する掘削ズリ輸送機構として、特許文献１ではスクリューコンベアが設けられ、特許文献２ではバケットコンベアが設けられているが、これらの機構は何れも部品点数が多い複雑な構造であり、駆動用の油圧モータを必要とするため、掘削ズリ輸送機構の設備コストが高価になり、また、掘削ズリ輸送機構の駆動負荷も大きくなる。
【００１１】
特許文献１〜３には、掘削機前方の地山からの湧水についての対策については何ら開示されていない。即ち、地山の湧水の状態に応じて、カッターヘッドには湧水よる水圧が作用する場合と作用しない場合とがあり、その水圧がカッターヘッドに作用した場合でも、その水圧は一定圧でなく安定しないことが多いため、常時、カッターヘッドを適度な押付力で前方の地山に押し付けることが難しく、その結果、地山の掘削を能率的に行えないという虞がある。
【００１２】
従来の立坑掘削装置では、カッターヘッド付近の掘削ズリを取り残すことなく上方へ掘削ズリ輸送機構で輸送することは難しく、掘削ズリの取り残しがあると、その掘削ズリによってカッターヘッドが回転不良を起こす虞があるし、カッターヘッドが磨耗し易くなる。尚、掘削機は数１００トンの重量になるものもあり、その掘削機の荷重支持のために地上からウインチで吊り下げることは、設備コストや安全面で望ましくはなく、また、前記課題同様に、カッターヘッドを適度な押付力で前方の地山に押し付けることも難しい。
【００１３】
本発明の目的は、掘削ズリ排出装置の構造を簡単化し設備コストを低減すること、掘削ズリ排出装置の運転負荷を低減すること、掘削ズリの排出を能率よく行い更に掘削ズリ排出管の増設を簡単に行えるようにして立坑施工工期を短縮すること、掘削機内において掘削ズリを上方へ輸送する掘削ズリ輸送機構の構造を簡単化し設備コストを低減すること、掘削ズリ輸送機構の駆動負荷を低減すること、カッターヘッドを適度な押付力で前方の地山に押し付けてカッターヘッドで地山掘削を能率的に行うこと、掘削ズリの取り残しを防止してカッターヘッドの回転不良や磨耗を極力防止すること、等々である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１の立坑掘削装置は、胴部材と、この胴部材の先端側に装備されたカッターヘッドと、これら胴部材とカッターヘッドを推進させる複数の推進用ジャッキとを備えた掘削機を有する立坑掘削用の立坑掘削装置において、立坑の上端付近から掘削機まで延びる送水管部と、この送水管部の下端に連通連結されて立坑の上端付近まで延び掘削ズリを水と共に地上へ搬送する排出管部とを備え且つ立坑深さが深くなるのに応じて継ぎ足される掘削ズリ搬送管と、前記送水管部にズリ搬送用水を供給する排土用ポンプとを備えた掘削ズリ排出装置を設け、前記掘削ズリ排出装置は、掘削ズリを掘削ズリ搬送管内の水流で地上へ搬送するように構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
この立坑掘削装置において、掘削ズリ排出装置は、立坑の上端付近から掘削機まで延びる送水管部と、この送水管部の下端に連通連結されて立坑の上端付近まで延びる排出管部とを備えた掘削ズリ搬送管を有し、この掘削ズリ排出装置の排土用ポンプにより送水管部にズリ搬送用水が供給されて、掘削ズリ搬送管内に水流が発生し、掘削ズリ搬送管内に掘削ズリを導入することにより、その掘削ズリが掘削ズリ搬送管内の水流で地上へ搬送され排出される。
【００１６】
掘削ズリ搬送管は、送水管部と排出管部とを連通連結したサイフォン管的な管となり、この掘削ズリ搬送管と排土用ポンプとを用いた所謂サイフォン技術を採用することにより、排土用ポンプとして、非常に高出力のポンプや多数のポンプを設けなくても、立坑深さ、つまり掘削ズリ搬送管の上下方向長さに殆ど影響を受けず、立坑深さが深くなっても、掘削ズリ搬送管内に水流を発生させて掘削ズリを搬送することが可能になる。こうして、掘削ズリ排出装置の構造を簡単化し設備コストを低減することができ、掘削ズリ排出装置の運転負荷も低減できる。
【００１７】
掘削ズリ排出装置は、立坑深さが深くなるのに応じて掘削ズリ搬送管を継ぎ足すことにより対応でき、この継ぎ足し作業も簡単に行うことができ、しかも、この掘削ズリ排出装置により、掘削ズリを掘削機から地上まで中継することなく一気に搬送できるため、掘削ズリの排出を能率よく行うことができ、その結果、立坑施工工期を大幅に短縮することができる。排土用ポンプが故障したり停電等の緊急時に排土用ポンプが作動停止しても、掘削ズリ搬送管内の少なくとも水は落下することなく保持されるため、掘削ズリ搬送管や排土用ポンプが破損するのを極力防止でき、安全面でも優れたものになる。
【００１８】
請求項２の立坑掘削装置は、請求項１の発明において、前記掘削ズリを排出管部内に押し込む掘削ズリ投入装置を設けたことを特徴とするものである。立坑深さが深くなり、掘削ズリ搬送管の地上からの上下方向距離が長くなる程、掘削ズリを押し込む部分の掘削ズリ搬送管内の水圧は高圧になるが、この場合でも、掘削ズリ投入装置により、掘削ズリ搬送管からの水の流出を防止して、掘削ズリを排出管部内に確実に押し込むことができる。
【００１９】
請求項３の立坑掘削装置は、請求項２の発明において、前記カッターヘッドの切羽に発生させた水圧を利用して、カッターヘッドで掘削された掘削ズリを水と共に掘削ズリ投入装置まで輸送可能な掘削ズリ輸送機構を設けたことを特徴とするものである。それ故、掘削ズリ輸送機構の駆動負荷を軽減可能とすると共に、掘削ズリを掘削ズリ投入装置まで簡単・確実に輸送することができる。
【００２０】
請求項４の立坑掘削装置は、請求項３の発明において、前記掘削ズリ輸送機構で輸送されてきた掘削ズリと水とを分離する分離装置を設け、そこで分離された掘削ズリを掘削ズリ投入装置に供給することを特徴とするものである。分離装置で分離された掘削ズリを掘削ズリ投入装置により排出管部内に能率よく押し込むことができ、また、分離装置で分離された水を再利用したり、そのうちの余剰水については、掘削ズリ搬送管に排出することもできる。
【００２１】
請求項５の立坑掘削装置は、請求項４の発明において、前記掘削ズリ輸送機構は、一端部がカッターヘッドの前側へ突出し他端部が分離装置に接続された輸送管と、分離装置で分離された水を切羽側へ導出可能な導出管と、この導出管に介装されて切羽の水圧を調節可能な切羽水圧調整ポンプとを有することを特徴とするものである。
【００２２】
切羽水圧調整ポンプにより、分離装置で分離された水をカッターヘッドの切羽に積極的に供給することにより、切羽の水圧を高めて適正圧に調節することができ、その水圧で掘削ズリを水と共に輸送管を介して分離装置へ確実に安定的に輸送することができ、しかも、その水圧を加味して、掘削機の荷重支持を行うと共に、カッターヘッドを適度な押付力で前方の地山に押し付けて、カッターヘッドで地山掘削を能率的に行うことが可能になる。また、掘削ズリ輸送機構は、輸送管、導出管、切羽水圧調整ポンプを有する簡単な構造であるため、掘削ズリ輸送機構の設備コストを低減できる。
【００２３】
請求項６の立坑掘削装置は、請求項５の発明において、前記輸送管の先端部に装備された先行排土カッターと、前記先行排土カッターを進退駆動する進退駆動機構と、先行排土カッターを回動駆動する回動駆動機構とを設けたことを特徴とするものである。進退駆動機構により先行排土カッターの突出位置を調節し、回動駆動機構により先行排土カッターを回動させて回収穴を形成し、その回収穴に掘削ズリを集め、場合によって、先行排土カッターを進退させ回動させながら、掘削ズリを輸送管で吸い上げて回収し輸送することができる。掘削ズリの取り残しを防止してカッターヘッドの回転不良や磨耗を極力防止することができる。
【００２４】
請求項７の立坑掘削装置は、請求項５の発明において、前記分離装置で分離された余剰水を排出管部に排出する為の余剰水排出管と、この余剰水排出管に介装された余剰水排出ポンプとを設けたことを特徴とするものである。前方の地山からの湧水が多く切羽の水圧が適正圧以上になる場合、この余剰水排出管と余剰水排出ポンプにより、分離装置で分離された水を積極的に掘削ズリ搬送管に排出し、切羽の水圧を低下させ適正圧に調節することができる。
【００２５】
請求項８の立坑掘削装置は、請求項５の発明において、前記カッターヘッドで掘削されたズリが、カッターヘッドのうち輸送管の先端部が突出している部分に集まるように、カッターヘッドを構成したことを特徴とするものである。ここで、カッターヘッドは、前記輸送管の先端部が突出している部分（先行部分）が最も先行した下向きの傘状に、更に、カッターヘッドの前面部に複数の寄せ板を渦巻き状に取り付けて構成される。こうして、カッターヘッドの先行部分に掘削ズリを確実に集め、その掘削ズリを輸送管で吸い上げて回収して輸送でき、掘削ズリの取り残しを防止してカッターヘッドの回転不良や磨耗を極力防止できる。
【００２６】
請求項９の立坑掘削装置は、請求項５の発明において、前記カッターヘッド前方の地山にボーリングを行い地山内の湧水の状態を調査すると共に、大量の湧水がある場合に地盤改良可能なボーリング装置を設けたことを特徴とするものである。ボーリング装置により、カッターヘッド前方の地山にボーリングを行って地山内の湧水の状態を調査し、大量の湧水がある場合にモルタルを注入する等して地盤改良して、湧水を調整することができる。
【００２７】
請求項１０の立坑掘削装置は、請求項１〜９の何れかの発明において、前記掘削機で掘削されたトンネルの内面にセグメントを組付けるエレクタ装置を設け、前記胴部材は、掘削方向向きに相対的に移動自在の後胴と前胴とを有し、前記複数の推進用ジャッキとして、エレクタ装置で組付けられたセグメントに対して後胴を推進駆動する複数の第１ジャッキと、後胴に対して前胴を推進駆動する複数の第２ジャッキとを設けたことを特徴とするものである。
【００２８】
エレクタ装置を設けることにより、掘削機で掘削されたトンネルの内面をセグメントで覆工しつつ、立坑を掘削していくことができる。トンネルの内面に組み付けられたセグメントに複数の第１ジャッキの反力をとって前胴及び後胴を推進させることができ、また、トンネルの内面に固定された後胴に複数の第２ジャッキの反力をとって前胴を推進さることもでき、この２通りの方法にて、先端側のカッターヘッドで前方の地山を掘削することができる。
【００２９】
請求項１１の立坑掘削装置は、請求項１０の発明において、前記後胴をトンネルの内面に固定解除可能に固定する複数の第１グリッパー機構と、前記前胴をトンネルの内面に固定解除可能に固定すると共に掘削機の進行方向を調節可能な複数の第２グリッパー機構とを設けたことを特徴とするものである。複数の第１グリッパー機構により後胴をトンネルの内面に固定した状態で、複数の第２ジャッキを駆動して前胴を推進させる際、また、複数の第１ジャッキを駆動して前胴及び後胴を推進させる際に、複数の第２グリッパー機構により掘削機の進行方向を調節することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態は、掘削機を有する立坑掘削用の立坑掘削装置に、本発明を適用した場合の一例である。尚、掘削機の掘削方向である下方を、適宜、前方、先端側として説明する。
図１〜図５に示すように、立坑掘削装置１は、立坑Ｔ（鉛直向きのトンネルＴ）を掘削する掘削機２と、掘削機２により掘削された掘削ズリを地上まで搬送して排出する掘削ズリ排出装置３を備えている。
【００３１】
図１〜図４に示すように、掘削機２は、胴部材１０と、胴部材１０の先端側に装備されたカッターヘッド１１と、胴部材１０とカッターヘッド１１を推進させる複数の推進用ジャッキ１２と、掘削機２で掘削されたトンネルＴの内面にセグメントＳを組付けるエレクタ装置１３を備えている。
【００３２】
胴部材１０は、掘削方向向き（上下方向向き）に相対的に移動自在の胴部材本体となる後胴１０Ａと前胴１０Ｂとを有し、後胴１０Ａの下部に、前胴１０Ｂの上部がスライド可能に外嵌されている。後胴１０Ａ又は前胴１０Ｂには、これら後胴１０Ａと前胴１０Ｂとの嵌合部間を、常時シールする環状のスライドシール２０と、緊急時に止水する環状の緊急止水シール２１が装備されている。
【００３３】
複数の推進用ジャッキ１２として、エレクタ装置１３で組付けられたセグメントＳに対して後胴１０Ａを推進駆動する複数の第１ジャッキ１２Ａと、後胴１０Ａに対して前胴１０Ｂを推進駆動する複数の第２ジャッキ１２Ｂが設けられている。後胴１０Ａの長さ方向中央部分の内面に後胴リングフレーム２２が固着され、複数の第１ジャッキ１２Ａは上向きにして後胴１０Ａの内面に沿って周方向に適当間隔おきに配設され、後胴リングフレーム２２に挿通状に固定されている。
【００３４】
また、前胴１０Ｂの前部の内面に、その前面板が隔壁となる前胴リングフレーム２３が固着され、複数の第２ジャッキ１２Ｂは上下方向向きにして胴部材１０の内面に沿って周方向に適当間隔おきに配設され、第２ジャッキ１２Ｂの上端部（ロッドの上端部）が後胴リングフレーム２２に連結され、下端部（ジャッキ本体の下端部）が前胴リングフレーム２３に連結されている。これら第１，第２ジャッキ１２Ａ，１２Ｂに油圧を供給する油圧供給ユニット２５が、後胴リングフレーム２２に装備されている。尚、この油圧供給ユニット２５は、後述の、第１グリッパー機構１４Ａの油圧シリンダ２６、第２グリッパー機構１４Ｂの油圧シリンダ２８、掘削ズリ投入装置５０の油圧ジャッキ６６、進退駆動機構８０の油圧シリンダ８０ａ等にも油圧を供給する共通の装置となっている。
【００３５】
ここで、図１〜図３に示すように、掘削機２には、後胴１０ＡをトンネルＴの内面に固定解除可能に固定する複数（例えば、４つ）の第１グリッパー機構１４Ａと、前胴１０ＢをトンネルＴの内面に固定解除可能に固定すると共に掘削機１の進行方向を調節可能な複数（例えば、４つ）の第２グリッパー機構１４Ｂが設けられている。
【００３６】
複数の第１グリッパー機構１４Ａは、後胴１０Ａの長さ方向中央部分に設けられ、これら第１グリッパー機構１４Ａを装備する為の複数の凹部１０ａが後胴１０Ａに形成されている。各第１グリッパー機構１４Ａは上下１対の油圧シリンダ２６を有し、これら油圧シリンダ２６がトンネルＴの中心側に向くように凹部１０ａに装着されて、ピストンロッド２６ｂの先端部が凹部底壁１０ｂに連結されている。各第１グリッパー機構１４Ａの１対のシリンダ本体２６ａを内蔵したブロックに断面円弧状の押え板２７が連結されて、複数の第１グリッパー機構１４Ａの複数の油圧シリンダ２６が進出駆動されると、複数の押え板２７がトンネルＴの内面に押し付けられて、後胴１０ＡがトンネルＴの内面に固定される。
【００３７】
複数の第２グリッパー機構１４Ｂは、前胴１０Ｂの前端部分に設けられ、これら第２グリッパー機構１４Ｂを装備する為の複数の凹部１０ｃが前胴１０Ｂに形成されている。各第２グリッパー機構１４Ｂは油圧シリンダ２８を有し、この油圧シリンダ２８がトンネルＴの中心側に向くように凹部１０ｃに装着されて、複数の第２グリッパー機構１４Ｂの複数の油圧シリンダ２８が進出駆動されると、これら油圧シリンダ２８のシリンダ本体を内蔵したブロックがトンネルＴの内面に押し付けられて、前胴１０ＢがトンネルＴの内面に固定される。
【００３８】
複数の第１ジャッキ１２Ａ、複数の第２ジャッキ１２Ｂ、複数の第１グリッパー機構１４Ａ、複数の第２グリッパー機構１４Ｂを設けたことにより、複数の第１グリッパー機構１４Ａにより後胴１０ＡをトンネルＴの内面に固定した状態で、複数の第２グリッパー機構１４Ｂにより掘削機１の進行方向を調節して、複数の第２ジャッキ１２Ｂを駆動して前胴１０Ｂを推進させ、カッターヘッド１１で前方の地山を掘削させ、また、複数の第１ジャッキ１２Ａを駆動して後胴１０Ａ及び前胴１０Ｂを推進させることができる。
【００３９】
図１、図２、図４に示すように、カッターヘッド１１は、短尺の筒状部３０と、筒状部３０の下端部に連結された前面板部３１と、前面板部３１に取り付けられた複数のローラカッター３２とを有する。前面板部３１には比較的大径の中央穴３１ａと複数の小径穴３１ｂが形成され、中央穴３１ａからは、掘削ズリ輸送機構５１の輸送管７５と、輸送管７５に外嵌されたスリーブ７８の先端部が下側へ突出し、この輸送管７５の先端部に先行排土カッター３３が装備され、この先行排土カッター３３には複数のビット３３ａが取り付けられている。
【００４０】
カッターヘッド１１の前面板部３１は、その中央部分が最も下方へ突出する下向きの傘状に形成され、前面板部３１には、複数の寄せ板３４，３５が渦巻き状に取り付けられている。このカッターヘッド１１による掘削面は中央部分に向かって下がる傾斜面となり、カッターヘッド１１が図４の矢印ａ方向に回転することにより、掘削ズリは複数の寄せ板３４，３５により掻き寄せられるように傾斜面を落ちて中央部分に集まってくる。このように、カッターヘッド１１で掘削されたズリが、カッターヘッド１１のうち輸送管７５の先端部が突出している中央部分に集まるように、カッターヘッド１１が構成されている。
【００４１】
カッターヘッド１１を回動駆動する機構については、カッターヘッド１１の後端部にリング部材４０が連結され、リング部材４０の後端部にリングギヤ４１が連結され、リングギヤ４１には複数の駆動ギヤ４２が噛合されている。リング部材４０は、前胴リングフレーム２３のリング状の穴に環状シール部材を介して回動自在に嵌合され、その穴の後部側スペースにリングギヤ４１と複数の駆動ギヤ４２が配設されている。複数の駆動ギヤ４２が、前胴リングフレーム２３に固定された複数の駆動モータ４３で駆動されて、リングギヤ４１及びリング部材４２と共にカッターヘッド１１が回動駆動される。
【００４２】
図１に示すように、エレクタ装置１３は、セグメントＳを把持解除可能に把持する把持部４５と把持部４５をトンネルＴの径方向に移動させる機構とを含むエレクタ本体４６であって、後胴リングフレーム２２に鉛直軸心回りに回動自在に支持されたエレクタ本体４６と、エレクタ本体４６を回動させる駆動モータ４７を含む機構とを備えたものである。エレクタ装置１３により組み付けられた複数のセグメントＳのうち、上下方向に適当間隔おきのセグメントＳはロックボルトＳＢによりトンネルＴの内面に強固に固定される。尚、セグメントＳを地上からエレクタ装置１３まで搬送するセグメント搬送装置を備えている。尚、後胴１０Ａの上端部分には、この後胴１０Ａと組み付けられたセグメントＳの間を、常時シールするテールシールと緊急時に止水する止水シールが設けられいる。
【００４３】
さて、図１〜図５に示すように、この立坑掘削装置１は、掘削ズリ排出装置３、掘削ズリ投入装置５０、掘削ズリ輸送機構５１、分離装置５２、余剰水排出機構５３、ボーリング装置５４が備えられ、この掘削ズリ排出装置３以外の装置及び機構５０〜５４が掘削機２に装備されている。
【００４４】
先ず、掘削ズリ排出装置３について説明する。
図１、図５に示すように、掘削ズリ排出装置３には、立坑Ｔの上端付近の地上から掘削機２まで延びる送水管部６１と、送水管部６１の下端に連通連結されて立坑Ｔの上端付近の地上まで延び掘削ズリを水と共に地上へ搬送する排出管部６２とを備えた掘削ズリ搬送管６０と、立坑Ｔの上端付近の地上に設置されて送水管部６１にズリ搬送用水を供給する排土用ポンプ６３とが設けられ、掘削ズリ排出装置３は、掘削ズリを掘削ズリ搬送管６０内の水流で地上へ搬送するように構成されている。尚、地上へ搬送された掘削ズリと水は掘削ズリ分離装置で分離され、その水については再利用して送水管部６１に供給することができる。
【００４５】
掘削ズリ搬送管６０は、その送水管部６１と排出管部６２とが独立した管で構成されており、下端部がＵ字状になるサイフォン管的な管であるため、立坑Ｔの深さ、つまり掘削ズリ搬送管６０の上下方向長さに殆ど影響を受けず、立坑Ｔの深さが深くなっても、地上に設置した排土用ポンプ６３により給水管部６１にズリ搬送用水が供給されると、掘削ズリ搬送管６０内に水流が発生し、この水流によって掘削ズリが地上まで搬送される。
【００４６】
排出管部６２には、その下端位置付近において掘削ズリ投入装置５０が接続され、この掘削ズリ投入装置５０により排出管部６２に掘削ズリが押し込まれ、また、掘削ズリ投入装置５０との接続部よりも下流側に、余剰水排出機構５３の余剰水排水管８５が連通連結されている。尚、掘削ズリ搬送管６０の途中数カ所がエレクタ装置１３で組み付けられたセグメントＳに連結され支持されている。
【００４７】
この掘削ズリ搬送管６０は、立坑Ｔの深さが深くなるのに応じて継ぎ足される。この場合、既設の送水管部６１と排出管部６２に、所定長さの送水増設管と排出増設管とをボルトにより連結して増設する。
【００４８】
次に、掘削ズリ投入装置５０、掘削ズリ輸送機構５１、分離装置５２、余剰水排出機構５３について説明する。
掘削ズリ投入装置５０は、前述の通り、掘削ズリを掘削ズリ搬送管６０内に押し込む為の装置であり、エレクタ装置１３の上側の架台８上に設置されている。この立坑掘削装置１では、深度が数１００ｍ以上、更には深度が１０００ｍに達する大深度立坑の掘削を想定しており、それ故、掘削ズリ搬送管６０内の下端位置での水圧は非常に高圧になり、この高圧の水圧に抗して掘削ズリを掘削ズリ搬送管６０内に押し込む為の掘削ズリ投入装置５０である。
【００４９】
この掘削ズリ投入装置５０の一例として、図１、図６〜図９に示すように、左右１対のプランジャー６５と、これらプランジャー６５を夫々駆動する１対の油圧ジャッキ６６とを有する。１対のプランジャー６５の先端部がスライド板６７に固定され、そのスライド板６７がスライドガイド６８にスライド移動自在に係合されている。１対のプランジャー６５の基端部と１対の油圧ジャッキ６６の基端部が連結板６９ａ，６９ｂで一体的に連結されている。
【００５０】
スライド板６７には、１対のプランジャー６５のズリ出入口に連通する２つのスライド板穴が形成され、スライドガイド６８の鉛直板部には３つのスライドガイド穴が形成され、隣合う２つのスライドガイド穴間の間隔は、２つのスライド板穴間の間隔と同じである。スライドガイド６８には、３つのスライドガイド穴の真ん中の穴に連通するズリ導出管７０と、両側の穴に連通する１対のズリ導入管７１が連結されている。
【００５１】
ズリ導出管７０が排出管部６２に連通連結され、１対のズリ導入管７１が分離装置５２のズリ貯留部５１ａの下端に連通連結されている。スライドガイド６８は、図示略の油圧ジャッキによりスライド駆動され、図８、図９の矢印を左方とした場合、図８に示すように、左側のプランジャー６５のズリ出入口がズリ導出管７０に連通すると、右側のプランジャー６５のズリ出入口が右側のズリ導入管７１に連通し、この状態で、１対の油圧ジャッキ６６を駆動して、左側のプランジャー６５内の掘削ズリをズリ導出管７０を介して排出管部６２内に押し込み、右側のプランジャー６５内に掘削ズリを導入することができる。
【００５２】
また、図９に示すように、右側のプランジャー６５のズリ出入口がズリ導出管７０に連通すると、左側のプランジャー６５のズリ出入口が左側のズリ導入管７１に連通し、この状態で、１対の油圧ジャッキ６６を駆動して、右側のプランジャー６５内の掘削ズリをズリ導出管７０を介して排出管部６２内に押し込み、左側のプランジャー６５内に掘削ズリを導入することができる。こうした動作を繰り返し行い、掘削ズリを排出管部６２内に能率的に押し込むことができる。
【００５３】
図１、図２、図５に示すように、掘削ズリ輸送機構５１は、カッターヘッド１１の前方の地山からの湧水の水圧を利用して、カッターヘッド１１で掘削された掘削ズリを水と共に掘削ズリ投入装置５０まで輸送可能な機構であり、この掘削ズリ輸送機構５１で輸送されてきた掘削ズリと水が、架台８上に設置された分離装置５２に供給され、その分離装置５２で分離された掘削ズリが、前述のように、掘削ズリ投入装置５０に供給される。
【００５４】
掘削ズリ輸送機構５１は、一端部（下端部）がカッターヘッド１１の前側へ突出し他端部（上端部）が分離装置５２に接続された輸送管７５と、分離装置５２で分離された水を切羽側であるカッターヘッド１１の内側へ導出可能な導出管７６と、導出管７６に介装されて切羽側の水圧を調節可能な切羽水圧調整ポンプ７７とを有する。切羽水圧調整ポンプ７７は、架台８の上側の架台９上に設置されている。
【００５５】
輸送管７５は、掘削機２に固定的に設けられた固定輸送管７５ａと、この固定輸送管７５ａに対して伸縮且つ回動可能に連通連結された可動輸送管７５ｂからなり、可動輸送管７５ｂにスリーブ７８が外嵌され、スリーブ７８が前胴リングフレーム２３に固定されたベアリング部材７９により回動自在に支持されている。可動輸送管７５ｂとスリーブ７８の先端部分がカッターヘッド１１の中央穴３１ａから前側へ突出し、その可動輸送管７５ｂの先端部に先行排土カッター３３が装備されている。この先行排土カッター３３で掘削された先行穴に掘削ズリが集まり、その掘削ズリが水と共に輸送管７５に入り込み、この輸送管７５で分離装置５２まで輸送される。
【００５６】
導出管７６は少なくとも２股７６ａに分かれて、前胴リングフレーム２３の前側の切羽側へ突出している。輸送管７５内の水流は切羽の水圧により発生するが、検出された切羽の水圧が掘削ズリを効果的に輸送する適正圧よりも低圧の場合、適正圧まで高めるために、切羽水圧調整ポンプ７７が駆動され、分離装置５２で分離された水が切羽側へ積極的に導出される。尚、切羽の水圧が適正圧よりも高圧の場合には、切羽水圧調整ポンプ７７の作動を停止させ、後で説明する余剰水排出機構５３を作動させて、切羽の水圧を適正圧まで低めるようにする。
【００５７】
ここで、可動輸送管７５ｂを進退駆動する油圧シリンダ８０ａを含む進退駆動機構８０と、可動輸送管７５ｂを回動駆動する駆動モータ８１ａを含む回動駆動機構８１が設けられている。進退駆動機構８０においては、油圧シリンダ８０ａのシリンダ本体が前胴リングフレーム２３にブラケットにより固定され、ピストンロッドの先端部が、可動輸送管７５ｂに対して回動可能に且つ上下方向に相対移動不能に連結されている。
【００５８】
図１、図２、図５に示すように、余剰水排出機構５３は、余剰水を排出管部６１に排出する為の機構であり、分離装置５２で分離された余剰水を排出管部６２に排出する為の余剰水排出管８５と、余剰水排出管８５に介装された余剰水排出ポンプ８６とを有する。前方の地山から湧水により余剰水がある場合、切羽の水圧が適正圧よりも高圧の場合に適正圧にするために、余剰水排出管８５が駆動されて、分離装置５２で分離された余剰水が排出管部６２に積極的に排出される。尚、立坑Ｔの深さが深くなると、排出管部６２との接続部分における排出管部６１内の水圧は高圧になるため、余剰水排出ポンプ８６については、その高圧の水圧に抗して余剰水を排出管部６２に押し込むことが可能な油圧プランジャー型のポンプとしてもよい。
【００５９】
次に、ボーリング装置５４について説明する。
図１、図２に示すように、ボーリング装置５４は、カッターヘッド１１の前方の地山にボーリングを行い地山内の湧水の状態を調査すると共に、大量の湧水がある場合に地盤改良可能に構成されている。このボーリング装置５４は、先端部にビットを取り付けたボーリングロッドを進退駆動且つ回転駆動可能なボーリング装置本体９０を有し、ボーリング装置本体９０の位置及び姿勢を調節可能な複数のリンク及び複数の油圧シリンダを有する位置姿勢調節機構９１とを有する。
【００６０】
前胴リングフレーム２３には複数のガイド管９２が挿通状に固定され、このうちの１本を使用し、その使用ガイド管９２に対して位置姿勢調節機構９１によりボーリング装置本体９０の位置及び姿勢を調節することにより、ボーリング装置本体９０により、ボーリングロッドを使用ガイド管９２に挿通させ、カッターヘッド１１の小径穴３１ｂに挿通させて、回動させながら進出させて地山をボーリングしていく。ボーリングロッドに地盤改良材供給通路を形成し、ボーリングロッドの先端からモルタル等の地盤改良材を注入して地盤改良できる。尚、各ガイド管９２には非使用時に管路閉止可能に開閉弁部材が装着されている。
【００６１】
以上説明した立坑掘削装置１の作用・効果について説明する。
先ず、この立坑掘削装置１は、立坑Ｔの上端付近の地上から掘削機２まで延びる送水管部６１と、この送水管部６１の下端に連通連結されて立坑Ｔの上端付近の地上まで延び掘削ズリを水と共に地上へ搬送する排出管部６２とを備え且つ立坑Ｔの深さが深くなるのに応じて継ぎ足される掘削ズリ搬送管６０と、送水管部６１にズリ搬送用水を供給する排土用ポンプ６３とを備えた掘削ズリ排出装置３を設け、掘削ズリ排出装置３は、掘削ズリを掘削ズリ搬送管６０内の水流で地上へ搬送するように構成したものである。
【００６２】
つまり、掘削ズリ搬送管６０は、送水管部６１と排出管部６２とを連通連結したサイフォン管的な管となり、この掘削ズリ搬送管６０と排土用ポンプ６３とを用いた所謂サイフォン技術を採用することにより、排土用ポンプ６３として、非常に高出力のポンプや多数のポンプを設けなくても、立坑深さ、つまり掘削ズリ搬送管６０の上下方向長さに殆ど影響を受けず、立坑Ｔの深さが深くなっても、掘削ズリ搬送管６０内に水流を発生させて掘削ズリを搬送することが可能になる。こうして、掘削ズリ排出装置３の構造を簡単化し設備コストを低減することができ、掘削ズリ排出装置３の運転負荷も低減することができる。
【００６３】
掘削ズリ排出装置３は、立坑Ｔの深さが深くなるのに応じて掘削ズリ搬送管６０を継ぎ足すことにより対応でき、この継ぎ足し作業も簡単に行うことができ、しかも、この掘削ズリ排出装置３により、掘削ズリを掘削機２から地上まで中継することなく一気に搬送できるため、掘削ズリの排出を能率よく行うことができ、その結果、立坑施工工期を大幅に短縮することができる。また、排土用ポンプ６３が故障したり停電等の緊急時に排土用ポンプ６３が作動停止しても、掘削ズリ搬送管６０内の少なくとも水は落下することなく保持されるため、掘削ズリ搬送管６０や排土用ポンプ６３が破損するのを極力防止することができ、安全面でも優れたものになる。
【００６４】
掘削ズリを排出管部６２内に押し込む掘削ズリ投入装置５０を設けたので、立坑Ｔの深さが深くなり、掘削ズリ搬送管６０の地上からの上下方向距離が長くなる程、ズリ押し込み部分における掘削ズリ搬送管６０内の水圧は高圧になるが、この場合でも、掘削ズリ投入装置５０により、掘削ズリ搬送６０管からの水の流出を防止して、掘削ズリを排出管部６２内に確実に押し込むことができる。
【００６５】
カッターヘッド１１の切羽に発生させた水圧を利用して、カッターヘッド１１で掘削された掘削ズリを水と共に掘削ズリ投入装置５０まで輸送可能な掘削ズリ輸送機構５１を設けたので、掘削ズリ輸送機構５１の駆動負荷を軽減可能とすると共に、掘削ズリを掘削ズリ投入装置５０まで簡単・確実に輸送できる。
【００６６】
掘削ズリ輸送機構５１で輸送されてきた掘削ズリと水とを分離する分離装置５２を設け、そこで分離された掘削ズリを掘削ズリ投入装置５０に供給するので、分離装置５２で分離された掘削ズリを掘削ズリ投入装置５０により排出管部６２内に能率よく押し込むことができ、また、分離装置５２で分離された水を再利用したり、その内の余剰水については、余剰水排出管８５から掘削ズリ搬送管６０に排出することができる。
【００６７】
掘削ズリ輸送機構５１は、一端部がカッターヘッド１１の前側へ突出し他端部が分離装置５２に接続された輸送管７５と、分離装置５２で分離された水を切羽側へ導出可能な導出管７６と、この導出管７６に介装されて切羽の水圧を調節可能な切羽水圧調整ポンプ７７とを有するものである。
【００６８】
それ故、切羽水圧調整ポンプ７７により、分離装置５２で分離された水を再利用しカッターヘッド１１の切羽に積極的に供給することにより、切羽の水圧を高めて適正圧に調節することができ、その水圧で掘削ズリを水と共に輸送管７５を介して分離装置５２へ確実に安定的に輸送でき、しかも、その水圧を加味して、掘削機１の荷重支持を行うと共に、カッターヘッド１１を適度な押付力で前方の地山に押し付けて、カッターヘッド１１で地山掘削を能率的に行うことが可能になる。また、掘削ズリ輸送機構７５は、輸送管７５、導出管７６、切羽水圧調整ポンプ７７を有する簡単な構造であるため、掘削ズリ輸送機構５１の設備コストを低減することができる。
【００６９】
可動輸送管７５ｂの先端部に装備された先行排土カッター３３と、可動輸送管７５ｂを進退駆動する進退駆動機構８０と、可動輸送管７５ｂを回動駆動する回動駆動機構８１とを設けたので、進退駆動機構８０により先行排土カッター３３の突出位置を調節し、回動駆動機構８１により先行排土カッター３３を回動させて回収穴を形成し、その回収穴に掘削ズリを集め、場合によって、先行排土カッター３３を進退させ回動させながら、掘削ズリを輸送管７５で吸い上げて回収し輸送することができる。掘削ズリの取り残しを防止してカッターヘッド１１の回転不良や磨耗を極力防止することができる。
【００７０】
分離装置５２で分離された余剰水を排出管部６２に排出する為の余剰水排出管８５と、この余剰水排出管８５に介装された余剰水排出ポンプ８６とを有する余剰水排出機構５３を設けたので、前方地山からの湧水が多く切羽の水圧が高圧過ぎる場合、分離装置５２で分離された水を積極的に掘削ズリ搬送管６０に排出し、切羽の水圧を低下させ調節することができる。
【００７１】
カッターヘッド１１で掘削されたズリが、カッターヘッド１１のうち輸送管７５の先端部が突出している部分に集まるように、カッターヘッド１１を構成したので、カッターヘッド１１の先行部分に掘削ズリを確実に集め、その掘削ズリを輸送管７５で吸い上げて回収して輸送でき、掘削ズリの取り残しを防止してカッターヘッド１１の回転不良や磨耗を極力防止できる。
【００７２】
カッターヘッド１１の前方の地山にボーリングを行い地山内の湧水の状態を調査すると共に、大量の湧水がある場合に地盤改良可能なボーリング装置５４を設けたので、このボーリング装置５４により、カッターヘッド１１の前方の地山にボーリングを行って地山内の湧水の状態を調査し、大量の湧水がある場合にモルタルを注入する等して地盤改良して、湧水を調整することができる。
【００７３】
次に、立坑掘削装置の変更形態について説明する。但し、基本的に、変更箇所以外の構成は前記実施形態の立坑掘削装置の構成と同様であり、前記実施形態と同じものには同一符号を付して説明する。
１］図１０の立坑掘削装置１Ａのカッターヘッド１１Ａにおいては、その前面板部３１Ａの中央部分が、前記カッターヘッド１１Ａの前面板部３１よりも下方へ大きく突出する下向きの傘状に形成されている。尚、カッターヘッド１１Ａの平面視は前記カッターヘッド１１の平面視と略同様である。このカッターヘッド１１Ａによる掘削面は中央部分に向かって大きく下がる傾斜面となり、カッターヘッド１１が回転することにより、掘削ズリは複数の寄せ板３４，３５により掻き寄せられるように傾斜面を落ちて中央部分に確実に集まり易くなる。
【００７４】
２］掘削ズリ排出装置３において、外管とこの外管に遊嵌状に挿入される内管とで掘削ズリ搬送管を構成し、内管と、内管と外管の間に、送水通路と、排水通路を形成してもよい。
【００７５】
３］掘削ズリ投入装置５１においては、ピストン式の投入装置の他に、ロータリー式の投入装置で構成してもよい。
４］尚、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を付加して実施することが可能である。
【００７６】
【発明の効果】請求項１の立坑掘削装置によれば、立坑の上端付近から掘削機まで延びる送水管部と、この送水管部の下端に連通連結されて立坑の上端付近まで延び掘削ズリを水と共に地上へ搬送する排出管部とを備え且つ立坑深さが深くなるのに応じて継ぎ足される掘削ズリ搬送管と、送水管部にズリ搬送用水を供給する排土用ポンプとを備えた掘削ズリ排出装置を設け、掘削ズリ排出装置は、掘削ズリを掘削ズリ搬送管内の水流で地上へ搬送するように構成した。
【００７７】
つまり、掘削ズリ搬送管は、送水管部と排出管部とを連通連結したサイフォン管的な管となり、この掘削ズリ搬送管と排土用ポンプとを用いた所謂サイフォン技術を採用することにより、排土用ポンプとして、非常に高出力のポンプや多数のポンプを設けなくても、立坑深さ、つまり掘削ズリ搬送管の上下方向長さに殆ど影響を受けず、立坑深さが深くなっても、掘削ズリ搬送管内に水流を発生させて掘削ズリを搬送することが可能になり、掘削ズリ排出装置の構造を簡単化し設備コストを低減することができ、掘削ズリ排出装置の運転負荷も低減できる。
【００７８】
掘削ズリ排出装置は、立坑深さが深くなるのに応じて掘削ズリ搬送管を継ぎ足すことにより対応でき、この継ぎ足し作業も簡単に行うことができ、しかも、この掘削ズリ排出装置により、掘削ズリを掘削機から地上まで中継することなく一気に搬送できるため、掘削ズリの排出を能率よく行うことができ、その結果、立坑施工工期を大幅に短縮することができる。排土用ポンプが故障したり停電等の緊急時に排土用ポンプが作動停止しても、掘削ズリ搬送管内の少なくとも水は落下することなく保持されるため、掘削ズリ搬送管や排土用ポンプが損傷するのを極力防止することができ、安全面でも優れたものになる。
【００７９】
請求項２の立坑掘削装置によれば、掘削ズリを排出管部内に押し込む掘削ズリ投入装置を設けたので、立坑深さが深くなり、掘削ズリを押し込む部分の掘削ズリ搬送管内の水圧が高圧になった場合でも、掘削ズリ搬送管からの水の流出を防止して、掘削ズリを排出管部内に確実に押し込むことができる。
【００８０】
請求項３の立坑掘削装置によれば、カッターヘッドの切羽に発生させた水圧を利用して、カッターヘッドで掘削された掘削ズリを水と共に掘削ズリ投入装置まで輸送可能な掘削ズリ輸送機構を設けたので、この掘削ズリ輸送機構の駆動負荷を軽減可能とすると共に、掘削ズリを掘削ズリ投入装置まで簡単・確実に輸送することができる。
【００８１】
請求項４の立坑掘削装置によれば、掘削ズリ輸送機構で輸送されてきた掘削ズリと水とを分離する分離装置を設け、そこで分離された掘削ズリを掘削ズリ投入装置に供給するので、掘削ズリを掘削ズリ投入装置により排出管部内に能率よく押し込むことができ、また、分離された水を再利用したり、そのうちの余剰水については、掘削ズリ搬送管に排出することもできる。
【００８２】
請求項５の立坑掘削装置によれば、切羽水圧調整ポンプにより、分離装置で分離された水をカッターヘッドの切羽に積極的に供給することにより、切羽の水圧を高めて適正圧に調節することができ、その水圧で掘削ズリを水と共に輸送管を介して分離装置へ確実に安定的に輸送することができ、しかも、その水圧を加味して、掘削機の荷重支持を行うと共に、カッターヘッドを適度な押付力で前方の地山に押し付けて、カッターヘッドで地山掘削を能率的に行うことが可能になる。また、掘削ズリ輸送機構は、輸送管、導出管、切羽水圧調整ポンプを有する簡単な構造であるため、掘削ズリ輸送機構の設備コストを低減することができる。
【００８３】
請求項６の立坑掘削装置によれば、輸送管の先端部に装備された先行排土カッターと、先行排土カッターを進退駆動する進退駆動機構と、先行排土カッターを回動駆動する回動駆動機構とを設けたので、先行排土カッターの突出位置を調節し、先行排土カッターを回動させて回収穴を形成し、その回収穴に掘削ズリを集め、場合によって、先行排土カッターを進退させ回動させながら、掘削ズリを輸送管で吸い上げて回収し輸送することができる。その結果、掘削ズリの取り残しを防止してカッターヘッドの回転不良や磨耗を極力防止することができる。
【００８４】
請求項７の立坑掘削装置によれば、分離装置を排出管部に接続する余剰水排出管と、この余剰水排出管に介装された余剰水排出ポンプとを設けたので、前方の地山からの湧水が多く切羽の水圧が適正圧以上になる場合、この余剰水排出管と余剰水排出ポンプにより、分離装置で分離された水を積極的に掘削ズリ搬送管に排出し、切羽の水圧を低下させ適正圧に調節することができる。
【００８５】
請求項８の立坑掘削装置によれば、カッターヘッドで掘削されたズリが、カッターヘッドのうち輸送管の先端部が突出している部分に集まるように、カッターヘッドを構成したので、そのカッターヘッドの先行部分に掘削ズリを確実に集め、その掘削ズリを輸送管で吸い上げて回収して輸送でき、掘削ズリの取り残しを防止してカッターヘッドの回転不良や磨耗を極力防止できる。
【００８６】
請求項９の立坑掘削装置によれば、カッターヘッド前方の地山にボーリングを行い地山内の湧水の状態を調査すると共に、大量の湧水がある場合に地盤改良可能なボーリング装置を設けので、カッターヘッド前方の地山にボーリング行って地山内の湧水の状態を調査し、大量の湧水がある場合にモルタルを注入する等して地盤改良して、湧水を調整することができる。
【００８７】
請求項１０の立坑掘削装置によれば、エレクタ装置を設けることにより、掘削機で掘削されたトンネルの内面をセグメントで覆工しつつ、立坑を掘削していくことができる。トンネルの内面に組み付けられたセグメントに複数の第１ジャッキの反力をとって前胴及び後胴を推進させ、また、トンネルの内面に固定された後胴に複数の第２ジャッキの反力をとって前胴を推進させることもでき、この２通りの方法にて、先端側のカッターヘッドで前方の地山を掘削できる。
【００８８】
請求項１１の立坑掘削装置によれば、複数の第１グリッパー機構により後胴をトンネルの内面に固定した状態で、複数の第２ジャッキを駆動して前胴を推進させる際、また、複数の第１ジャッキを駆動して前胴及び後胴を推進させる際に、複数の第２グリッパー機構により掘削機の進行方向を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る立坑掘削装置の縦断面図である。
【図２】掘削機の要部の縦断面図である。
【図３】図３のＩＩＩ矢視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】掘削ズリ輸送機構と掘削ズリ排出装置の構成図である。
【図６】掘削ズリ投入装置の斜視図である。
【図７】掘削ズリ投入装置の部分的に切欠いた斜視図である。
【図８】掘削ズリ投入装置の作動説明図である。
【図９】掘削ズリ投入装置の作動説明図である。
【図１０】変更形態に係る掘削機の要部の縦断面図である。
【符号の説明】
Ｔ立坑（トンネル）
１立坑掘削装置
２掘削機
３掘削ズリ排出装置
１０胴部材
１０Ａ後胴
１０Ｂ前胴
１１カッターヘッド
１２推進用ジャッキ
１２Ａ第１ジャッキ
１２Ｂ第２ジャッキ
１３エレクタ装置
１４Ａ第１グリッパー機構
１４Ｂ第２グリッパー機構
３３先行排土カッター
５０掘削ズリ投入装置
５１掘削ズリ輸送機構
５２分離装置
５３余剰水排出機構
５４ボーリング装置
６０掘削ズリ搬送管
６１送水管部
６２排出管部
６３排土用ポンプ
７５輸送管
７６導出管
７７切羽水圧調整ポンプ
８０進退駆動機構
８１回動駆動機構
８５余剰水排出管
８６余剰水排水ポンプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shaft excavation apparatus, and more particularly to a shaft excavation apparatus having an improved technique for transporting excavated debris to the ground.
[0002]
2. Description of the Related Art In the past, coal mines have been used as deep shafts having a depth of several hundred meters, and recently, ventilation shafts for traffic tunnels passing through railways and roads have been put into practical use. It is considered that a deep shaft with a depth of up to 1000 m is required for waste disposal and the like. These shaft excavation methods are roughly classified into blasting excavation and mechanical excavation. Recently, various shaft excavation devices for mechanical excavation have been put into practical use. The main configuration of the shaft excavation apparatus is an excavator including a trunk member, a cutter head mounted on the tip side of the trunk member, a plurality of propulsion jacks for propelling the trunk member and the cutter head, This is an excavation debris discharge device that transports debris (such as earth and sand and gravel) to the ground.
[0003]
In the shaft excavation device described in Patent Document 1, the excavator is provided with a screw conveyor for transporting the excavated waste in the chamber to the muddy water and a mud tank for storing the mud conveyed by the screw conveyor, A mud pipe and a mud pump for sucking up mud from the mud tank and sending it to the mud treatment plant on the ground, and a mud pipe and a mud pump for sending water treated by the mud treatment plant to the mud tank are provided.
[0004]
The shaft excavator described in Patent Document 2 is provided with a bucket conveyor for transporting excavation waste upward in an excavator, and the bucket conveyor includes a center post, an endless chain provided in the center post, and an endless chain. It has a plurality of buckets connected to a chain, and a hydraulic motor for rotating the plurality of buckets (chains), and a cutting blade attached to the tip of each bucket can excavate the ground. The center post is rotatable around a vertical axis by a hydraulic motor, and a helical drum excavator is connected to the tip of the center post.
[0005]
On the other hand, the excavator has an air-mixing jet pump that sucks and transports the drilling debris in the chamber together with the water, a separation device that separates the drilling debris and water that have been transported by the air-mixing jet pump, and a separation device. There is known a shaft excavator provided with a zristock bin for storing excavated debris and an excavated debris discharge device for transporting the excavated debris to the ground in a capsule transport system. The water separated by the separation device is reused as water for transporting excavation waste by an air-mixing jet pump.
[0006]
In Patent Document 3, a boring is performed on a ground in front of an excavator, and a reaction force is taken by a reaction receiving rod in a state where a lower end portion of the reaction receiving rod inserted into a bored hole is solidified. A technique for propelling an excavator is disclosed.
[0007]
[Patent Document 1] JP-A-2002-332792
[Patent Document 2] JP-A-2003-3780
[Patent Document 3] JP-A-2002-349181
[0008]
In a conventional shaft excavating apparatus, when a drilling waste discharging apparatus as disclosed in Patent Document 1 is employed, as the shaft depth becomes deeper, a larger number of muds are sucked up and sent to the ground. A pump is required, and the majority of these drainage pumps must be installed in the middle of the shaft, so that the equipment cost of the drilling waste discharging apparatus becomes extremely expensive, and the operating load of the drilling waste discharging apparatus also increases. The work load for installing these drainage pumps is large, and the shaft depth is deepened.If the drilling waste is transported while relaying it at multiple junction points, it becomes impossible to discharge the drilling waste efficiently. The shaft construction period is longer.
[0009]
In addition, in the case of employing a drilling waste discharging device as disclosed in Patent Document 1, if the drainage pump stops operating in an emergency such as a failure of the sludge pump or a power failure, the drilling waste being transported in the sludge pipe falls with water. However, there is a possibility that the exhaust pipe may be blocked or broken, or the pump may be broken. In addition, even with the above-mentioned capsule transport type excavation waste discharging apparatus, the equipment cost is high, and it is difficult to efficiently discharge excavation waste.
[0010]
Patent Document 1 provides a screw conveyor and Patent Document 2 provides a bucket conveyor as an excavation shear transport mechanism for transporting excavation debris upward from the vicinity of a cutter head in an excavator. Since it has a complicated structure with many points and requires a hydraulic motor for driving, the equipment cost of the excavation shear transport mechanism becomes expensive and the driving load of the excavation shear transport mechanism also increases.
[0011]
Patent Literatures 1 to 3 do not disclose any measures for spring water from the ground in front of the excavator. That is, depending on the state of the spring in the ground, there is a case where the water pressure due to the spring acts on the cutter head and a case where it does not act. Even when the water pressure acts on the cutter head, the water pressure is constant. In many cases, it is difficult to constantly push the cutter head against the ground ahead with an appropriate pressing force, and as a result, it may not be possible to efficiently excavate the ground.
[0012]
With a conventional shaft excavator, it is difficult to transport the excavation debris near the cutter head upward without leaving the excavation debris, and if there is any remaining excavation debris, the cutter head may cause rotation failure due to the excavation debris. And the cutter head is easily worn. Some excavators weigh several hundred tons, and it is not desirable to suspend the excavator with a winch from the ground to support the load of the excavator in terms of equipment cost and safety. Also, it is difficult to press the cutter head against the ground in front with an appropriate pressing force.
[0013]
An object of the present invention is to simplify the structure of the excavation waste discharging device and reduce the equipment cost, reduce the operation load of the excavation waste discharging device, efficiently discharge excavation waste, and further increase the number of excavating waste discharge pipes. To shorten the shaft construction period by making it easier to perform, to simplify the structure of the excavation waste transport mechanism that transports excavation debris upward in the excavator, to reduce equipment costs, and to reduce the driving load of the excavation debris transport mechanism To efficiently excavate the ground with the cutter head by pressing the cutter head against the ground in front with an appropriate pressing force, and to prevent leftover of excavation debris to minimize poor rotation and wear of the cutter head. , And so on.
[0014]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a shaft excavating apparatus, comprising: a body member; a cutter head provided at a tip end of the body member; and a plurality of propulsion jacks for propelling the body member and the cutter head. A water pipe section extending from the vicinity of the upper end of the shaft to the excavator; and a drilling slide extending near the upper end of the shaft and connected to the lower end of the water pipe section. And a discharge pipe part that is added as the shaft depth becomes deeper, and an earth discharging pump that supplies water for transferring the slip to the water supply pipe part. The excavation waste discharging device is provided, and the excavation waste discharging device is configured to transport the excavation waste to the ground by a water flow in the excavation waste conveying pipe.
[0015]
In this shaft excavation apparatus, the excavation shear discharger includes a water pipe section extending from near the upper end of the shaft to the excavator, and a discharge pipe section connected to the lower end of the water pipe section and extending to near the upper end of the shaft. It has an excavated waste transport pipe, and water for debris transport is supplied to the water supply pipe section by the discharging pump of this excavated waste discharge device, a water flow is generated in the excavated waste transport pipe, and the excavated waste transport pipe is introduced into the excavated waste transport pipe. By doing so, the excavated waste is transported to the ground by the water flow in the excavated waste transport pipe and discharged.
[0016]
The excavated waste transport pipe is a siphon pipe connecting the water supply pipe section and the discharge pipe section. The so-called siphon technology using the excavated waste transport pipe and the discharging pump is used to remove the soil. Even if a very high output pump or a large number of pumps are not provided as a pump for the shaft, it is hardly affected by the depth of the shaft, i.e. It is possible to transport the excavation waste by generating a water flow in the excavation waste transport pipe. Thus, it is possible to simplify the structure of the excavation waste discharging device, reduce the equipment cost, and reduce the operation load of the excavation waste discharging device.
[0017]
The excavation chip discharging device can be adapted by adding a drilling conveyance pipe as the shaft depth becomes deeper, and this refilling operation can be easily carried out. Can be transported at once without relay from the excavator to the ground, so that excavation waste can be efficiently discharged, and as a result, the construction period of the shaft can be significantly reduced. Even if the pump for earth removal breaks down or the pump for earth removal stops operating in an emergency such as a power outage, at least water in the excavation waste conveyance pipe is retained without falling, so the excavation waste conveyance pipe and the earth removal pump Can be prevented from being damaged as much as possible, and safety can be improved.
[0018]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the shaft excavation apparatus according to the first aspect, further comprising an excavation slip input device for pushing the excavation waste into a discharge pipe portion. As the shaft depth becomes deeper and the vertical distance from the ground of the excavation shear transport pipe becomes longer, the water pressure in the excavation shear transport pipe where the excavation shear is pushed in increases, but even in this case, the excavation In addition, it is possible to prevent the water from flowing out of the excavation debris conveyance pipe, and to reliably push the excavation debris into the discharge pipe portion.
[0019]
According to the third aspect of the present invention, the shaft excavator according to the second aspect of the present invention is capable of transporting excavation debris excavated by the cutter head together with water to the excavation debris input device by using water pressure generated at the face of the cutter head. The present invention is characterized in that an excavation shear transport mechanism is provided. Therefore, it is possible to reduce the driving load of the excavation waste transport mechanism and to easily and reliably transport the excavation waste to the excavation waste input device.
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the shaft excavation apparatus according to the third aspect of the present invention, further comprising a separating device for separating the excavated waste and the water transported by the excavated waste transporting mechanism. It is characterized by being supplied to. The excavated waste separated by the separation device can be efficiently pushed into the discharge pipe by the excavated waste input device, and the water separated by the separation device can be reused. It can also be discharged into a pipe.
[0021]
According to a fifth aspect of the present invention, in the vertical shaft excavating apparatus according to the fourth aspect, the excavating shear transport mechanism is separated by a separating device from a transport pipe having one end protruding forward of the cutter head and the other end connected to the separating device. And a face water pressure adjusting pump interposed in the outlet pipe and capable of adjusting the water pressure of the face.
[0022]
By actively supplying the water separated by the separator to the cutter head face by the face water pressure adjustment pump, the water pressure of the face can be increased and adjusted to an appropriate pressure. It can be reliably and stably transported to the separation device via the transport pipe, while taking into account the water pressure to support the load of the excavator and to move the cutter head to the ground in front with an appropriate pressing force. Pressing the cutter head makes it possible to efficiently excavate the ground with the cutter head. In addition, the excavation waste transport mechanism has a simple structure having a transport pipe, an outlet pipe, and a face water pressure adjusting pump, so that the equipment cost of the excavation waste transport mechanism can be reduced.
[0023]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the shaft excavator according to the fifth aspect of the present invention, wherein a preceding earth removal cutter provided at a tip portion of the transport pipe, an advance / retreat driving mechanism for driving the advance earth removal cutter forward and backward, and a preceding earth removal cutter And a rotation drive mechanism for driving the rotation. The advance / retreat drive mechanism adjusts the protruding position of the preceding discharging cutter, and the rotary driving mechanism rotates the preceding discharging cutter to form a collecting hole, and collects excavation debris in the collecting hole. While moving the cutter forward and backward, the drilling debris can be sucked up, collected, and transported by the transport pipe. Excessive removal of excavation debris can be prevented, and poor rotation and wear of the cutter head can be prevented as much as possible.
[0024]
According to a seventh aspect of the present invention, in the vertical shaft excavating apparatus according to the fifth aspect, a surplus water discharge pipe for discharging surplus water separated by the separation device to a discharge pipe portion, and the surplus water discharge pipe is interposed in the surplus water discharge pipe. A surplus water discharge pump is provided. When there is a lot of spring water from the ground in front and the water pressure of the face exceeds the appropriate pressure, the surplus water discharge pipe and surplus water discharge pump positively discharges the water separated by the separation device to the excavation waste transport pipe. Then, the water pressure of the face can be reduced and adjusted to an appropriate pressure.
[0025]
The shaft excavator according to claim 8 is configured such that in the invention according to claim 5, the cutter head excavated by the cutter head is collected at a portion of the cutter head where the tip of the transport pipe projects. It is characterized by the following. Here, the cutter head has a downwardly umbrella-like shape in which a portion (leading portion) from which the tip end of the transport pipe projects is the most advanced, and further, a plurality of approach plates are spirally attached to the front surface of the cutter head. Be composed. In this way, the excavation debris can be reliably collected in the leading portion of the cutter head, and the excavation debris can be sucked up by the transport pipe to be collected and transported. The leftover of the excavation debris can be prevented, and rotation failure and wear of the cutter head can be prevented as much as possible.
[0026]
The shaft excavation device according to claim 9 is the invention according to claim 5, wherein drilling is performed on the ground in front of the cutter head to check the state of spring water in the ground, and the ground can be improved when there is a large amount of spring water. A special boring device is provided. Using a boring device, drill into the ground in front of the cutter head to investigate the state of spring water in the ground, and if there is a large amount of spring water, improve the ground by injecting mortar and adjust the spring water can do.
[0027]
A shaft excavation device according to claim 10 is the invention according to any one of claims 1 to 9, further comprising an erector device for assembling a segment on an inner surface of a tunnel excavated by the excavator, wherein the trunk member is oriented in an excavation direction. A plurality of first jacks having a relatively movable rear body and a front body, wherein the plurality of jacks for propulsion drive the rear body with respect to the segment assembled by the elector device; And a plurality of second jacks for driving the front trunk.
[0028]
By providing the elector device, it is possible to excavate the shaft while covering the inner surface of the tunnel excavated by the excavator with the segments. The front body and the rear body can be propelled by applying a reaction force of the plurality of first jacks to the segment assembled on the inner surface of the tunnel, and the plurality of second jacks can be mounted on the rear body fixed to the inner surface of the tunnel. The front body can be propelled by taking a reaction force, and the ground in front can be excavated with the cutter head on the front end side by these two methods.
[0029]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the pit excavator according to the tenth aspect, a plurality of first gripper mechanisms for releasably fixing the rear body to the inner surface of the tunnel, and the first body being capable of releasing the front body to the inner surface of the tunnel. A plurality of second gripper mechanisms that are fixed and that can adjust the traveling direction of the excavator are provided. When driving the plurality of second jacks to propel the front body while the rear body is fixed to the inner surface of the tunnel by the plurality of first gripper mechanisms, and driving the plurality of first jacks to drive the front body and the rear. When the trunk is propelled, the traveling direction of the excavator can be adjusted by the plurality of second gripper mechanisms.
[0030]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment is an example of the case where the present invention is applied to a shaft excavation apparatus for shaft excavation having an excavator. Note that the lower direction, which is the direction of excavation of the excavator, will be referred to as the front side or the tip side as appropriate.
As shown in FIGS. 1 to 5, a shaft excavation apparatus 1 transports and discharges an excavator 2 that excavates a shaft T (a vertical tunnel T) and an excavation waste excavated by the excavator 2 to the ground. An excavation waste discharging device 3 is provided.
[0031]
As shown in FIG. 1 to FIG. 4, the excavator 2 includes a trunk member 10, a cutter head 11 provided on a tip side of the trunk member 10, and a plurality of propulsion jacks for propelling the trunk member 10 and the cutter head 11. 12 and an erector device 13 for assembling the segment S on the inner surface of the tunnel T excavated by the excavator 2.
[0032]
The trunk member 10 has a rear trunk 10A and a front trunk 10B, which become a trunk member body that is relatively movable in the excavation direction (vertical direction), and the upper part of the front trunk 10B is located below the rear trunk 10A. Externally slidably fitted. The rear trunk 10A or the front trunk 10B is equipped with an annular slide seal 20 that always seals between fitting portions of the rear trunk 10A and the front trunk 10B, and an annular emergency water seal 21 that shuts off water in an emergency. Have been.
[0033]
As the plurality of propulsion jacks 12, a plurality of first jacks 12A for propulsion driving of the rear trunk 10A with respect to the segment S assembled by the elector device 13, and a plurality of propulsion driving of the front trunk 10B for the rear trunk 10A. The second jack 12B is provided. The rear trunk ring frame 22 is fixed to the inner surface of the longitudinal direction central portion of the rear trunk 10A, and the plurality of first jacks 12A are arranged upward at an appropriate interval in the circumferential direction along the inner surface of the rear trunk 10A, It is fixed to the rear trunk ring frame 22 in a penetrating manner.
[0034]
A front body ring frame 23 having a front plate serving as a partition wall is fixed to an inner surface of a front portion of the front body 10B, and the plurality of second jacks 12B are oriented vertically and circumferentially along the inner surface of the body member 10. The upper end (upper end of the rod) of the second jack 12B is connected to the rear body ring frame 22, and the lower end (the lower end of the jack body) is connected to the front body ring frame 23. ing. A hydraulic supply unit 25 that supplies hydraulic pressure to the first and second jacks 12A and 12B is provided on the rear trunk ring frame 22. The hydraulic supply unit 25 includes a hydraulic cylinder 26 of the first gripper mechanism 14A, a hydraulic cylinder 28 of the second gripper mechanism 14B, a hydraulic jack 66 of the excavating shear input device 50, and a hydraulic cylinder 80a of the advance / retreat drive mechanism 80, which will be described later. It is a common device that supplies hydraulic pressure to other devices.
[0035]
Here, as shown in FIGS. 1 to 3, the excavator 2 includes a plurality (for example, four) of first gripper mechanisms 14A for releasably fixing the rear trunk 10A to the inner surface of the tunnel T; A plurality of (for example, four) second gripper mechanisms 14B capable of fixing the trunk 10B to the inner surface of the tunnel T in a releasable manner and adjusting the traveling direction of the excavator 1 are provided.
[0036]
The plurality of first gripper mechanisms 14A are provided at a longitudinal center portion of the rear trunk 10A, and a plurality of recesses 10a for mounting the first gripper mechanisms 14A are formed in the rear trunk 10A. Each first gripper mechanism 14A has a pair of upper and lower hydraulic cylinders 26, and these hydraulic cylinders 26 are mounted in the concave portions 10a so as to face the center side of the tunnel T, and the distal end of the piston rod 26b has a concave bottom wall 10b. It is connected to. When a pressing plate 27 having an arc-shaped cross section is connected to a block containing a pair of cylinder bodies 26a of each first gripper mechanism 14A and a plurality of hydraulic cylinders 26 of a plurality of first gripper mechanisms 14A are driven forward, The plurality of holding plates 27 are pressed against the inner surface of the tunnel T, and the rear trunk 10A is fixed to the inner surface of the tunnel T.
[0037]
The plurality of second gripper mechanisms 14B are provided at a front end portion of the front body 10B, and the plurality of recesses 10c for mounting the second gripper mechanisms 14B are formed in the front body 10B. Each second gripper mechanism 14B has a hydraulic cylinder 28, which is mounted in the recess 10c so as to face the center side of the tunnel T, and a plurality of hydraulic cylinders 28 of the plurality of second gripper mechanisms 14B advance. When driven, the blocks containing the cylinder bodies of the hydraulic cylinders 28 are pressed against the inner surface of the tunnel T, and the front trunk 10B is fixed to the inner surface of the tunnel T.
[0038]
By providing the plurality of first jacks 12A, the plurality of second jacks 12B, the plurality of first gripper mechanisms 14A, and the plurality of second gripper mechanisms 14B, the rear body 10A is connected to the tunnel T by the plurality of first gripper mechanisms 14A. While being fixed to the inner surface, the traveling direction of the excavator 1 is adjusted by the plurality of second gripper mechanisms 14B, and the plurality of second jacks 12B are driven to propel the front body 10B. The mountain can be excavated, and the plurality of first jacks 12A can be driven to propel the rear trunk 10A and the front trunk 10B.
[0039]
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the cutter head 11 is attached to the short tubular portion 30, the front plate portion 31 connected to the lower end of the tubular portion 30, and the front plate portion 31. And a plurality of roller cutters 32. A relatively large-diameter central hole 31a and a plurality of small-diameter holes 31b are formed in the front plate portion 31. From the central hole 31a, a transport pipe 75 of the excavating shear transport mechanism 51, and a sleeve externally fitted to the transport pipe 75. The leading end of 78 protrudes downward, and the leading end of the transport pipe 75 is equipped with a pre-discharge cutter 33, and a plurality of bits 33a are attached to the pre-discharge cutter 33.
[0040]
The front plate portion 31 of the cutter head 11 is formed in a downward umbrella shape with its central portion protruding most downward, and the front plate portion 31 is provided with a plurality of approach plates 34 and 35 in a spiral shape. The excavation surface formed by the cutter head 11 becomes an inclined surface that descends toward the central portion. When the cutter head 11 rotates in the direction of arrow a in FIG. It falls down the slope and gathers in the center. In this manner, the cutter head 11 is configured such that the debris excavated by the cutter head 11 gathers in the central portion of the cutter head 11 where the tip of the transport pipe 75 protrudes.
[0041]
As for the mechanism for rotating and driving the cutter head 11, a ring member 40 is connected to the rear end of the cutter head 11, a ring gear 41 is connected to the rear end of the ring member 40, and a plurality of driving gears 42 are connected to the ring gear 41. Are engaged. The ring member 40 is rotatably fitted to a ring-shaped hole of the front body ring frame 23 via an annular seal member, and a ring gear 41 and a plurality of drive gears 42 are provided in a space on the rear side of the hole. I have. The plurality of drive gears 42 are driven by a plurality of drive motors 43 fixed to the front body ring frame 23, and the cutter head 11 is rotationally driven together with the ring gear 41 and the ring member 42.
[0042]
As shown in FIG. 1, the erector device 13 is an erector main body 46 including a gripper 45 that grips the segment S so as to be able to release gripping and a mechanism that moves the gripper 45 in the radial direction of the tunnel T. An erector body 46 is supported by the ring frame 22 so as to be rotatable about a vertical axis, and a mechanism including a drive motor 47 for rotating the erector body 46 is provided. Of the plurality of segments S assembled by the erector device 13, the segments S at appropriate intervals in the vertical direction are firmly fixed to the inner surface of the tunnel T by lock bolts SB. In addition, a segment transport device that transports the segment S from the ground to the erector device 13 is provided. At the upper end of the rear trunk 10A, a tail seal that constantly seals between the segments S assembled with the rear trunk 10A and a water-stop seal that stops water in an emergency are provided.
[0043]
Now, as shown in FIGS. 1 to 5, the shaft excavation apparatus 1 includes an excavation waste discharging device 3, an excavation waste input device 50, an excavation waste transporting mechanism 51, a separating device 52, a surplus water discharging mechanism 53, and a boring device 54. The excavating machine 2 is provided with devices and mechanisms 50 to 54 other than the excavating waste discharging device 3.
[0044]
First, the excavation waste discharging device 3 will be described.
As shown in FIGS. 1 and 5, the excavation waste discharging device 3 includes a water pipe 61 extending from the ground near the upper end of the shaft T to the excavator 2, and a shaft T Waste transport pipe 60 having a discharge pipe section 62 extending to the ground near the upper end of the shaft and transporting the drilling waste with water to the ground, and water for transporting the shear to the water supply pipe section 61 installed on the ground near the upper end of the shaft T. Is provided, and the excavation waste discharging apparatus 3 is configured to transport the excavation waste to the ground by the water flow in the excavation waste transport pipe 60. The excavation waste and water conveyed to the ground are separated by the excavation waste separation device, and the water can be reused and supplied to the water pipe 61.
[0045]
The excavated shear transfer pipe 60 has a water pipe 61 and a discharge pipe 62 formed of independent pipes. Since the lower end is a U-shaped siphon pipe, the depth of the shaft T That is, even if the vertical shaft T is hardly affected by the vertical length of the excavated debris conveyance pipe 60 and the depth of the shaft T is deep, the debris conveyance water is supplied to the water supply pipe part 61 by the discharging pump 63 installed on the ground. Then, a water flow is generated in the excavation waste transport pipe 60, and the excavation waste is transported to the ground by this water flow.
[0046]
The discharge pipe portion 62 is connected with an excavation screw input device 50 near the lower end position, and the excavation screw input device 50 pushes the excavation screw into the discharge pipe portion 62. Further downstream, a surplus water drain pipe 85 of the surplus water discharge mechanism 53 is connected in communication. In addition, several places in the middle of the excavation shear transfer pipe 60 are connected to and supported by the segment S assembled by the erector device 13.
[0047]
The excavated shear transfer pipe 60 is added as the depth of the shaft T increases. In this case, a water supply extension pipe and a discharge extension pipe of a predetermined length are connected to the existing water supply pipe section 61 and the discharge pipe section 62 by bolts and added.
[0048]
Next, the excavation waste input device 50, the excavation waste transport mechanism 51, the separation device 52, and the surplus water discharge mechanism 53 will be described.
As described above, the excavation-screw input device 50 is a device for pushing the excavation-screw into the excavation-screw transport pipe 60, and is installed on the gantry 8 above the erector device 13. In this shaft excavation apparatus 1, the excavation of a deep shaft having a depth of several hundred m or more and further reaching a depth of 1000 m is assumed, and therefore, the water pressure at the lower end position in the excavation shear conveyance pipe 60 is extremely low. The excavation-screw input device 50 is configured to press the excavation-sludge into the excavation-slipping transport pipe 60 against high-pressure water.
[0049]
As shown in FIG. 1 and FIGS. 6 to 9, an example of the excavation slide input device 50 includes a pair of left and right plungers 65 and a pair of hydraulic jacks 66 that respectively drive the plungers 65. The distal ends of the pair of plungers 65 are fixed to a slide plate 67, and the slide plate 67 is slidably engaged with a slide guide 68. The base ends of the pair of plungers 65 and the base ends of the pair of hydraulic jacks 66 are integrally connected by connection plates 69a and 69b.
[0050]
The slide plate 67 is formed with two slide plate holes communicating with the slip inlet / outlet of the pair of plungers 65, and the slide plate 68 is formed with three slide guide holes in the vertical plate portion. The interval between the guide holes is the same as the interval between the two slide plate holes. The slide guide 68 is connected to a slip lead-out pipe 70 communicating with the center hole of the three slide guide holes, and a pair of slip guide pipes 71 communicating with the holes on both sides.
[0051]
The waste discharge pipe 70 is connected to the discharge pipe part 62 and a pair of waste introduction pipes 71 is connected to the lower end of the waste storage part 51 a of the separation device 52. The slide guide 68 is slid and driven by a hydraulic jack (not shown). When the arrow in FIGS. 8 and 9 is set to the left, as shown in FIG. When the communication is established, the slip inlet / outlet of the right plunger 65 communicates with the right slip introduction pipe 71, and in this state, a pair of hydraulic jacks 66 is driven to remove the drilling slip in the left plunger 65. It can be pushed into the discharge pipe part 62 via 70 and the excavation waste can be introduced into the plunger 65 on the right side.
[0052]
Also, as shown in FIG. 9, when the slip inlet / outlet of the right plunger 65 communicates with the slip outlet pipe 70, the slip inlet / outlet of the left plunger 65 communicates with the left slip inlet pipe 71. By driving the pair of hydraulic jacks 66, the excavation debris in the right plunger 65 can be pushed into the discharge pipe portion 62 through the deduction pipe 70, and the excavation debris can be introduced into the left plunger 65. . By repeating such an operation, excavation waste can be efficiently pushed into the discharge pipe portion 62.
[0053]
As shown in FIGS. 1, 2, and 5, the excavation waste transport mechanism 51 uses the pressure of spring water from the ground in front of the cutter head 11 to remove the excavation waste excavated by the cutter head 11. The excavation waste transport mechanism 51 can transport the excavation waste and water transported by the excavation waste transport mechanism 51 to a separation device 52 installed on the gantry 8. The separated excavation waste is supplied to the excavation waste input device 50 as described above.
[0054]
The excavation shearing transport mechanism 51 is configured to transfer water separated by the separation device 52 to a transport pipe 75 having one end (lower end) protruding forward of the cutter head 11 and the other end (upper end) connected to the separation device 52. It has an outlet pipe 76 that can be led inside the cutter head 11 on the face side, and a face water pressure adjusting pump 77 that is interposed in the outlet pipe 76 and that can adjust the water pressure on the face side. The face water pressure adjusting pump 77 is installed on the gantry 9 above the gantry 8.
[0055]
The transport pipe 75 includes a fixed transport pipe 75a fixedly provided on the excavator 2 and a movable transport pipe 75b connected to the fixed transport pipe 75a so as to be able to expand and contract and rotate. A sleeve 78 is externally fitted to the sleeve 78, and the sleeve 78 is rotatably supported by a bearing member 79 fixed to the front body ring frame 23. The distal end portions of the movable transport pipe 75b and the sleeve 78 protrude forward from the central hole 31a of the cutter head 11, and the leading discharge cutter 33 is provided at the distal end of the movable transport pipe 75b. Excavation debris collects in the preceding hole excavated by the preceding earth removal cutter 33, and the excavation debris enters the transport pipe 75 together with water, and is transported to the separation device 52 by the transport pipe 75.
[0056]
The outlet pipe 76 is divided into at least two branches 76 a and protrudes toward the front face side of the front trunk ring frame 23. The water flow in the transport pipe 75 is generated by the water pressure of the face, but when the detected water pressure of the face is lower than the appropriate pressure for effectively transporting the excavation waste, the face water pressure adjusting pump 77 is used to increase the pressure to the appropriate pressure. Is driven, and the water separated by the separation device 52 is positively led out to the face side. When the face water pressure is higher than the appropriate pressure, the operation of the face water pressure adjustment pump 77 is stopped, and the surplus water discharge mechanism 53 described later is operated to reduce the face water pressure to the appropriate pressure. To
[0057]
Here, an advance / retreat drive mechanism 80 including a hydraulic cylinder 80a for driving the movable transport pipe 75b forward and backward, and a rotation drive mechanism 81 including a drive motor 81a for rotating the movable transport pipe 75b are provided. In the forward / backward drive mechanism 80, the cylinder body of the hydraulic cylinder 80a is fixed to the front body ring frame 23 by a bracket, and the distal end of the piston rod is rotatable with respect to the movable transport pipe 75b and is not movable relative to the vertical direction. It is connected to.
[0058]
As shown in FIGS. 1, 2, and 5, the surplus water discharging mechanism 53 is a mechanism for discharging surplus water to a discharge pipe section 61, and outputs the surplus water separated by the separation device 52 to a discharge pipe section 62. And a surplus water discharge pump 86 interposed in the surplus water discharge pipe 85. When there is surplus water due to spring water from the ground in front, the surplus water discharge pipe 85 is driven and separated by the separation device 52 in order to adjust the pressure of the face to an appropriate pressure when the water pressure is higher than the appropriate pressure. Excess water is positively discharged to the discharge pipe portion 62. When the depth of the shaft T becomes deeper, the water pressure in the discharge pipe 61 at the connection portion with the discharge pipe 62 becomes high, so that the surplus water discharge pump 86 has a surplus against the high water pressure. A hydraulic plunger type pump capable of pushing water into the discharge pipe portion 62 may be used.
[0059]
Next, the boring device 54 will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the boring device 54 can perform boring on the ground in front of the cutter head 11 to investigate the state of spring water in the ground, and can improve the ground when there is a large amount of spring water. Is configured. The boring device 54 has a boring device main body 90 capable of driving a boring rod having a bit attached to a tip end thereof forward and backward and rotating the same. A plurality of links and a plurality of hydraulic pressures capable of adjusting the position and posture of the boring device main body 90 are provided. And a position / posture adjusting mechanism 91 having a cylinder.
[0060]
A plurality of guide tubes 92 are fixed to the front body ring frame 23 in a penetrating manner, and one of them is used, and the position and posture of the boring apparatus main body 90 with respect to the used guide tube 92 by a position / posture adjusting mechanism 91. Is adjusted, the boring device body 90 allows the boring rod to pass through the used guide tube 92 and the small diameter hole 31b of the cutter head 11 to advance while rotating and boring the ground. A ground improvement material supply passage is formed in the boring rod, and the ground improvement material such as mortar can be injected from the tip of the boring rod to improve the ground. Each guide pipe 92 is provided with an on-off valve member so that the pipe can be closed when not in use.
[0061]
The operation and effect of the shaft excavator 1 described above will be described.
First, the shaft excavation apparatus 1 includes a water pipe 61 extending from the ground near the upper end of the shaft T to the excavator 2, and is connected to the lower end of the water pipe 61 and connected to the ground near the upper end of the shaft T to excavate. A discharge pipe portion 62 for transporting the debris to the ground together with the water, and an excavated debris transport tube 60 which is added as the depth of the shaft T becomes deeper, and an earth discharge for supplying debris transport water to the water supply pipe portion 61 The drilling waste discharging device 3 provided with the pump 63 is provided to transport the drilling waste to the ground by the water flow in the drilling waste transport pipe 60.
[0062]
In other words, the excavated shear transfer pipe 60 is a siphon pipe connecting the water pipe 61 and the discharge pipe 62 in communication with each other, and a so-called siphon technology using the excavated slide transfer pipe 60 and the pump 63 for discharging the earth is used. By adopting, as the discharging pump 63, even if a very high output pump or a large number of pumps are not provided, it is hardly affected by the vertical shaft depth, that is, the vertical length of the excavated shear transport pipe 60, Even if the depth of the shaft T becomes deep, it is possible to transport the excavation waste by generating a water flow in the excavation waste conveyance pipe 60. Thus, it is possible to simplify the structure of the excavation waste discharging device 3, reduce the equipment cost, and also reduce the operation load of the excavation waste discharging device 3.
[0063]
The excavation debris discharge device 3 can cope with the increase in the depth of the shaft T by adding the excavation debris conveyance pipe 60, and can easily perform the replenishment work. According to 3, excavation debris can be transported at a stretch without relaying from the excavator 2 to the ground, so that excavation debris can be efficiently discharged, and as a result, the shaft construction period can be significantly reduced. In addition, even if the pump 63 for soil removal is stopped in the event of an emergency such as a failure or a power failure, at least water in the excavated-strip transport pipe 60 is retained without falling, so that excavated-strip transport is performed. It is possible to prevent the pipe 60 and the earth discharging pump 63 from being damaged as much as possible, which is excellent in safety.
[0064]
Since the excavated-screw input device 50 that pushes excavated-screw into the discharge pipe portion 62 is provided, the depth of the shaft T becomes deeper, and the vertical distance of the excavated-screw transport pipe 60 from the ground becomes longer. Although the water pressure in the excavated debris conveyance pipe 60 becomes high, even in this case, the excavated debris feeding device 50 prevents water from flowing out of the excavated debris conveyance 60 pipe, and ensures that excavated debris is discharged into the discharge pipe portion 62. Can be pushed.
[0065]
By using the water pressure generated at the face of the cutter head 11, the excavation transport mechanism 51 capable of transporting the excavation excavated by the cutter head 11 with water to the excavation input device 50 is provided. The drive load of the excavation debris 51 can be reduced and the excavation debris can be easily and reliably transported to the excavation debris input device 50.
[0066]
A separation device 52 for separating the drilling waste and water transported by the drilling waste transport mechanism 51 is provided, and the separated drilling waste is supplied to the drilling waste input device 50. Can be efficiently pushed into the discharge pipe portion 62 by the excavation-screw input device 50, and the water separated by the separation device 52 can be reused. It can be discharged to the excavated shear transfer pipe 60.
[0067]
The excavation shear transport mechanism 51 includes a transport pipe 75 having one end protruding to the front side of the cutter head 11 and the other end connected to the separation device 52, and a discharge pipe capable of leading water separated by the separation device 52 to the face side. 76, and a face water pressure adjusting pump 77 interposed in the outlet pipe 76 and capable of adjusting the water pressure of the face.
[0068]
Therefore, the face water pressure adjusting pump 77 recycles the water separated by the separating device 52 and positively supplies the water to the face of the cutter head 11, so that the water pressure of the face can be increased and adjusted to an appropriate pressure. With the water pressure, the drilling waste can be reliably and stably transported together with the water to the separation device 52 via the transport pipe 75. In addition, taking into account the water pressure, the load of the excavator 1 is supported, and the cutter head 11 is moved. It is possible to efficiently excavate the ground with the cutter head 11 by pressing against the ground in front with an appropriate pressing force. Further, since the excavation slide transport mechanism 75 has a simple structure including the transport pipe 75, the outlet pipe 76, and the face water pressure adjusting pump 77, the equipment cost of the excavation slide transport mechanism 51 can be reduced.
[0069]
The advance discharging cutter 33 provided at the tip of the movable transport pipe 75b, an advance / retreat drive mechanism 80 for driving the movable transport pipe 75b forward / backward, and a rotation drive mechanism 81 for rotating / moving the movable transport pipe 75b are provided. Therefore, the projecting position of the preceding earth discharging cutter 33 is adjusted by the advance / retreat driving mechanism 80, the preceding earth discharging cutter 33 is rotated by the rotation driving mechanism 81 to form a collecting hole, and excavation waste is collected in the collecting hole. In some cases, the excavation debris can be sucked up by the transport pipe 75 to be collected and transported while moving the advance soil removal cutter 33 forward and backward. Excavation debris can be prevented from being left behind, so that poor rotation and wear of the cutter head 11 can be prevented as much as possible.
[0070]
A surplus water discharge mechanism 53 having a surplus water discharge pipe 85 for discharging the surplus water separated by the separation device 52 to the discharge pipe section 62, and a surplus water discharge pump 86 interposed in the surplus water discharge pipe 85. In the case where there is much spring water from the ground in front and the water pressure of the face is too high, the water separated by the separation device 52 is positively discharged to the excavation shear transport pipe 60, and the water pressure of the face is lowered and adjusted. can do.
[0071]
The cutter head 11 is configured so that the debris excavated by the cutter head 11 gathers in the portion of the cutter head 11 where the tip of the transport pipe 75 protrudes. The excavation waste can be collected and transported by sucking the excavation waste by the transport pipe 75, and leftover of the excavation waste can be prevented, and rotation failure and wear of the cutter head 11 can be prevented as much as possible.
[0072]
Boring is performed on the ground in front of the cutter head 11 to check the state of spring water in the ground, and a boring device 54 capable of improving the ground is provided when there is a large amount of spring water. Drill the ground in front of the cutter head 11 to investigate the state of springs in the ground, and when there is a large amount of springs, improve the ground by injecting mortar and adjust the springs. Can be.
[0073]
Next, a modified embodiment of the shaft excavator will be described. However, the configuration other than the changed part is basically the same as the configuration of the shaft excavation apparatus of the above-described embodiment, and the same components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals.
1] In the cutter head 11A of the shaft shaft excavator 1A of FIG. 10, the central portion of the front plate portion 31A is formed in a downward umbrella shape that protrudes greatly below the front plate portion 31 of the cutter head 11A. I have. The plan view of the cutter head 11A is substantially the same as the plan view of the cutter head 11. The excavation surface formed by the cutter head 11A is an inclined surface that is greatly lowered toward the center portion. When the cutter head 11 rotates, the excavation debris falls down the inclined surface so as to be scraped by the plurality of approaching plates 34 and 35, and the central surface is removed. It is easy to gather in parts.
[0074]
2] In the excavated chip discharging device 3, an outer tube and an inner tube loosely inserted into the outer tube constitute an excavated chip conveying tube, and a water supply passage is provided between the inner tube and the inner tube and the outer tube. And a drain passage may be formed.
[0075]
3] The excavation shear input device 51 may be constituted by a rotary input device in addition to the piston type input device.
4] Various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0076]
According to the shaft excavating apparatus of the first aspect, a water pipe section extending from the vicinity of the upper end of the shaft to the excavator, and the excavation slide extending near the upper end of the shaft and connected to the lower end of the water pipe section and extending near the upper end of the shaft. Excavation provided with a discharge pipe part for carrying water to the ground and excavated with a drilling waste transfer pipe that is added as the shaft depth becomes deeper, and an earth removal pump that supplies water for slip transportation to the water supply pipe part A waste discharging device is provided, and the drilling waste discharging device is configured to transport the drilling waste to the ground by a water flow in the drilling waste transport pipe.
[0077]
In other words, the excavated waste transport pipe is a siphon-like pipe communicating and connecting the water pipe section and the discharge pipe section, and by adopting a so-called siphon technology using this excavated waste transport pipe and a pump for discharging the earth, Even if a very high-output pump or a large number of pumps are not provided as the discharging pump, the vertical shaft depth is hardly affected by the vertical shaft depth, that is, In addition, it is possible to transport the excavation waste by generating a water flow in the excavation waste conveyance pipe, simplifying the structure of the excavation waste discharge device, reducing the equipment cost, and reducing the operation load of the excavation waste discharge device it can.
[0078]
The excavation chip discharging device can be adapted by adding a drilling conveyance pipe as the shaft depth becomes deeper, and this refilling operation can be easily carried out. Can be transported at once without relay from the excavator to the ground, so that excavation waste can be efficiently discharged, and as a result, the construction period of the shaft can be significantly reduced. Even if the pump for earth removal breaks down or the pump for earth removal stops operating in an emergency such as a power outage, at least water in the excavation waste conveyance pipe is retained without falling, so the excavation waste conveyance pipe and the earth removal pump Can be prevented from being damaged as much as possible, and safety can be improved.
[0079]
According to the shaft excavation device of claim 2, since the excavation slip input device for pushing the excavation waste into the discharge pipe portion is provided, the depth of the shaft is deepened, and the water pressure in the excavation waste conveyance pipe at the portion where the excavation waste is pushed is high. In this case, it is possible to prevent the water from flowing out of the excavation debris conveyance pipe and to reliably push the excavation debris into the discharge pipe portion.
[0080]
According to the shaft excavation apparatus of claim 3, an excavation-slipping transport mechanism capable of transporting excavation excavation with the cutter head together with water to the excavation-slipping input device using water pressure generated at the face of the cutter head is provided. Therefore, it is possible to reduce the driving load of the excavation waste transport mechanism, and to easily and reliably transport the excavation waste to the excavation waste input device.
[0081]
According to the shaft excavation device of claim 4, a separation device for separating the excavation waste and the water transported by the excavation waste transport mechanism is provided, and the separated excavation waste is supplied to the excavation waste input device. The waste can be efficiently pushed into the discharge pipe portion by the excavation waste input device, and the separated water can be reused, and the surplus water can be discharged to the excavation waste transport pipe.
[0082]
According to the shaft excavation device of claim 5, the water pressure of the face is increased and adjusted to an appropriate pressure by actively supplying the water separated by the separator to the face of the cutter head by the face water pressure adjusting pump. With the water pressure, the drilling waste can be reliably and stably transported together with the water to the separation device via the transport pipe, and in addition to supporting the load of the excavator in consideration of the water pressure, the cutter head can be used. Can be pressed against the ground ahead with an appropriate pressing force, and the ground excavation can be efficiently performed by the cutter head. In addition, the excavation slide transport mechanism has a simple structure having a transport pipe, an outlet pipe, and a face water pressure adjusting pump, so that the equipment cost of the excavation slide transport mechanism can be reduced.
[0083]
According to the shaft excavation device of claim 6, the preceding discharging cutter mounted at the tip of the transport pipe, the advance / retreat driving mechanism for driving the preceding discharging cutter forward / backward, and the rotation for rotating / driving the preceding discharging cutter. Since a driving mechanism is provided, the projecting position of the pre-discharge cutter is adjusted, the pre-discharge cutter is rotated to form a collection hole, and excavation slips are collected in the collection hole. The drilling debris can be sucked up by the transport pipe, collected, and transported while moving forward and backward. As a result, it is possible to prevent leftovers of excavation debris and to prevent poor rotation and wear of the cutter head as much as possible.
[0084]
According to the shaft excavation device of claim 7, since the surplus water discharge pipe connecting the separation device to the discharge pipe portion and the surplus water discharge pump interposed in the surplus water discharge pipe are provided, If the spring pressure from the face is higher than the appropriate pressure, the surplus water discharge pipe and surplus water discharge pump will actively discharge the water separated by the separation device to the excavation shear transport pipe, The water pressure can be reduced and adjusted to an appropriate pressure.
[0085]
According to the shaft excavation device of claim 8, the cutter head is configured such that the shears excavated by the cutter head are gathered at the portion of the cutter head where the tip of the transport pipe protrudes. Excavation debris can be reliably collected in the preceding portion, and the excavation debris can be sucked up and collected and transported by a transport pipe. Excession of excavation debris can be prevented, and rotation failure and wear of the cutter head can be prevented as much as possible.
[0086]
According to the shaft excavation device of claim 9, boring is performed on the ground in front of the cutter head to investigate the state of spring water in the ground, and a boring device capable of improving the ground when there is a large amount of spring water is provided. You can go to the ground in front of the cutter head and drill to investigate the state of the spring in the ground, and if there is a large amount of spring, improve the ground by injecting mortar and adjust the spring .
[0087]
According to the shaft excavation device of the tenth aspect, by providing the erector device, the shaft can be excavated while the inner surface of the tunnel excavated by the excavator is covered with the segments. The front body and the rear body are propelled by applying the reaction force of the plurality of first jacks to the segments assembled on the inner surface of the tunnel, and the reaction force of the plurality of second jacks is applied to the rear body fixed to the inner surface of the tunnel. The front fuselage can also be propelled, and the ground ahead can be excavated with the cutter head on the tip side in these two ways.
[0088]
According to the shaft excavation apparatus of claim 11, when the rear body is fixed to the inner surface of the tunnel by the plurality of first gripper mechanisms, the plurality of second jacks are driven to propel the front body, and When the first jack is driven to propel the front body and the rear body, the traveling direction of the excavator can be adjusted by the plurality of second gripper mechanisms.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vertical sectional view of a shaft excavation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of the excavator.
FIG. 3 is a view taken in the direction of the arrow III in FIG. 3;
FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3;
FIG. 5 is a configuration diagram of an excavation debris transport mechanism and an excavation debris discharge device.
FIG. 6 is a perspective view of an excavation slip loading device.
FIG. 7 is a partially cutaway perspective view of the excavation slide input device.
FIG. 8 is an explanatory view of the operation of the excavation slide input device.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the operation of the excavation slide input device.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a main part of an excavator according to a modified embodiment.
[Explanation of symbols]
T shaft (tunnel)
1 shaft excavation equipment
2 excavator
3 Excavation waste discharging device
10 torso members
10A Rear torso
10B front torso
11 Cutter head
12 Jack for propulsion
12A 1st jack
12B 2nd jack
13 Electa device
14A first gripper mechanism
14B second gripper mechanism
33 Advanced earth removal cutter
50 Excavation shear loading device
51 Excavation waste transport mechanism
52 Separation device
53 Excess water discharge mechanism
54 Boring equipment
60 Excavation shear transfer pipe
61 Water pipe section
62 Discharge pipe section
63 Pump for earth removal
75 Transport Pipe
76 Outlet tube
77 Face water pressure adjustment pump
80 Forward / backward drive mechanism
81 Rotation drive mechanism
85 Excess water discharge pipe
86 Excess water drainage pump

Claims

In a shaft excavation device for shaft excavation having a body member, a cutter head equipped on the tip side of the body member, and a plurality of jacks for propulsion for propelling the body member and the cutter head,
A water pipe section extending from near the upper end of the shaft to the excavator; and a discharge pipe section connected to the lower end of the water pipe section and extending to near the upper end of the shaft to convey the excavation waste to the ground together with the water, and the depth of the shaft. Excavated waste conveying pipe that is added as the depth of
An excavation shear discharging device provided with an earth discharging pump that supplies the water for conveyance of the shear to the water pipe portion,
The shaft excavation device, wherein the excavation waste discharging device is configured to transport the excavation waste to the ground by a water flow in the excavation waste transport pipe.

The shaft excavation device according to claim 1, further comprising: an excavation chip insertion device for pushing the excavation waste into a discharge pipe portion.

3. An excavation waste transport mechanism capable of transporting excavation waste excavated by the cutter head together with water to an excavation waste input device by using a water pressure generated at a face of the cutter head, wherein: The shaft excavator according to the above.

4. The shaft excavation according to claim 3, wherein a separation device is provided for separating the drilling waste and water transported by the drilling waste transport mechanism, and the separated drilling waste is supplied to the drilling waste input device. 5. apparatus.

The excavation shear transport mechanism includes a transport pipe having one end protruding to the front side of the cutter head and the other end connected to the separation device, a discharge pipe capable of leading water separated by the separation device to the face, and The shaft digging device according to claim 4, further comprising a face water pressure adjusting pump interposed in the pipe and capable of adjusting the water pressure of the face.

It is characterized in that a leading discharge cutter provided at the tip of the transport pipe, an advance / retreat driving mechanism for driving the preceding discharge cutter forward and backward, and a rotation driving mechanism for rotating and driving the preceding discharge cutter are provided. The shaft excavation apparatus according to claim 5, wherein

6. A surplus water discharge pipe for discharging surplus water separated by the separation device to a discharge pipe section, and a surplus water drainage pump interposed in the surplus water discharge pipe. A shaft excavation apparatus according to item 1.

The shaft excavation apparatus according to claim 5, wherein the cutter head is configured such that the shears excavated by the cutter head gather in a portion of the cutter head where the tip of the transport pipe projects.

6. A boring device capable of performing boring on the ground in front of the cutter head to check the state of spring water in the ground and improving the ground when there is a large amount of spring water. Shaft excavation equipment.

An erector device for assembling a segment on the inner surface of a tunnel excavated by the excavator is provided,
The trunk member has a rear trunk and a front trunk that are relatively movable in the direction of the excavation,
As the plurality of jacks for propulsion, a plurality of first jacks for driving the rear trunk with respect to the segment assembled by the elector device, and a plurality of second jacks for driving the front trunk with respect to the rear trunk. The shaft digging device according to any one of claims 1 to 9, wherein the shaft digging device is provided.

A plurality of first gripper mechanisms for releasably fixing the rear body to the inner surface of the tunnel; and a plurality of second gripper mechanisms for releasably fixing the front body to the inner surface of the tunnel and adjusting the traveling direction of the excavator. The shaft shaft excavator according to claim 10, further comprising a gripper mechanism.