JP2005320707A

JP2005320707A - 刃口装置

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Publication number: JP2005320707A
Application number: JP2004137704A
Authority: JP
Inventors: Toshiji Furuichi; 利治古市
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-05-06
Filing date: 2004-05-06
Publication date: 2005-11-17
Also published as: US20050247490A1

Abstract

【課題】刃口部材に振動を付与してトンネルの掘削を行うことができる刃口装置を提供する。
【解決手段】地盤３に対して圧入される円筒形状の外筒５内に、当該外筒５に対して軸方向に移動可能かつ振動可能な振動筒体７を設け、この振動筒体７の先端外周部に、前記外筒５の外径とほぼ同外径の刃口部材２１を一体的に設け、前記振動筒体７の後部側を、後端側が次第に小径になるテーパ状のテーパ胴体２５に形成して設けると共に、前記振動筒体７に振動を付与するための振動付与装置３５を前記振動筒体７に装着してある。そして、前記刃口部材２１の先端部に、硬質部材２３を被覆してある。さらに、前記外筒５又は当該外筒５の後側に設けた後続管４１に、外周面に対して潤滑剤を供給するための潤滑剤供給部を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネルを掘削する際に使用する刃口装置に係り、さらに詳細には、地盤に対する刃口の圧入をより容易に行うことのできる刃口装置に関する。

従来、比較的小径（径が数メートル程度まで）のトンネルを掘削する場合、作業者による手堀でり行われることがある。この場合、ヒューム管の先端側に位置する刃口を、油圧ジャッキ等の推進装置によって推進して地盤に対して圧入し、トンネルの切羽面の土を作業者が掘削し除去することによってトンネルの掘削を行っている。

上述のごとくトンネルの掘削を行うとき、切羽面が崩落することがあり、大量の土が刃口の内に入り込み危険であると共に刃口の前面で作業ができなくなることがあるなどの問題がある。

そこで、上述のごとき問題に鑑みて、切羽面が崩落するような危険があるような場合であっても安全にトンネルの掘削を行うことのできる刃口装置を提案した（例えば特許文献１参照）。

前記特許文献１に記載の刃口装置においては、円筒形状の外筒の先端部に、地盤に対して圧入するための刃口を備え、かつ前記外筒の内部に、振動モータによって振動されるテーパ状の錐形本体を備えた構成であって、トンネルの切羽面が崩落した場合には、前記錐形本体内に土を堆積せしめることにより、安全にトンネルの掘削を行うことができるものであり、安全性確保の上において極めて有効である。

また、前記構成においては、振動モータによって錐形本体を振動することにより、崩落土との摩擦を軽減でき、刃口装置の推進や方向性の修正を容易に行うことができるものである。

さらに、従来の構成は、刃口と前記錐形本体とは別体に設けてあるので、刃口が摩耗した場合に交換等を容易に行うことができる等の効果がある。
特開２００２−２４２５８４号公報

しかし、従来の構成においては、地盤が硬くなると切盤に対する刃口の圧入に大きな力を必要とするものであり、さらなる改良が求めされていた。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、地盤に対して圧入される円筒形状の外筒内に、当該外筒に対して軸方向に移動可能かつ振動可能な振動筒体を設け、この振動筒体の先端外周部に、前記外筒の外径とほぼ同外径の刃口部材を一体的に設け、前記振動筒体の後部側を、後端側が次第に小径になるテーパ状に形成して設けると共に、前記振動筒体に振動を付与するための振動付与装置が前記振動筒体に装着してあることを特徴とするものである。

また、本発明は、上記刃口装置において、前記刃口部材の先端部に、硬質部材を被覆してなることを特徴とするものである。

また、本発明は、上記刃口装置において、前記外筒又は当該外筒の後側に設けた後続管に、外周面に対して潤滑剤を供給するための潤滑剤供給部を備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、外筒内において軸方向へ移動可能かつ振動可能な振動筒体の先端外周部に、前記外筒と外径がほぼ同径の刃口部材を設け、かつ前記振動筒体の後部側がテーパ状に形成してあり、しかも振動筒体に振動付与装置を備えた構成であることにより、前記刃口部材に振動を付与してトンネルの掘削を行うことができ、地盤に対する刃口部材の圧入がより容易になると共に、トンネルの切羽面の崩落時には前記テーパ状の部分において崩落土を受け止めることとなり、安全性を確保することができるものである。

図１を参照するに、本発明の実施形態に係る刃口装置１は、油圧ジャッキ等のごとき推進装置（図示省略）によって地盤３に対して圧入される円筒形状の外筒５を備えている。この外筒５内には、当該外筒５の軸方向に移動可能かつ振動可能な振動筒体７が内装されている。

より詳細には、前記振動筒体７は、環状のシール部材９を介して前記外筒５内に軸方向へ移動可能かつ振動可能に支持された内筒１１を備えている。この内筒１１の前側にはストッパリング１３が一体的に溶接してあり、このストッパリング１３が、前記外筒５の内面に設けたストッパ１５に当接することにより、前方向（図１においての左方向）への移動が規制されている。

前記ストッパリング１３の前側には、前端側が次第に大径になるテーパリング１７の後端部が溶接等によって一体的に固定してある。そして、このテーパリング１７の前端部外周には、前記外筒５の内径よりも外径が僅かに小径のガイドリング１９が一体に溶接してあり、このガイドリング１９が前記外筒５の前端面（図１において左端面）から突出した外周面には、前記外筒５の外径と外径がほぼ同径のリング状の刃口部材２１が溶接等によって一体に固定してある。上記刃口部材２１の後端面（図１において右端面）は前記外筒５の前記前端面と当接自在の当接面に構成してある。

すなわち、推進装置によって外筒５を前方向へ押進すると、外筒５の前端面と前記刃口部材２１の後端面とが当接し、刃口部材２１が地盤３に対して圧入されるものである。刃口部材２１を地盤に対して圧入するとき、圧入が円滑に行われ得るように、前記テーパリング１７とガイドリング１９との段差部及びガイドリング１９と刃部部材２１との段差部は、上記段差部を解消するようにテーパ状に溶接してある。そして、前記刃口部材２１の環状の前端面には、耐摩耗性、耐衝撃性に優れた例えば合金工具鋼、高速度鋼、超硬合金などの適宜の硬質部材２３が溶射などによって被覆してある。

したがって、地盤３が硬い地盤であってもトンネルの掘削が可能であり、かつ前記刃口部材２１の長寿命化を図ることができるものである。

前記内筒１１の後側には、後端側が次第に小径になり、かつ前記刃口部材２１に囲まれた円形の面積に比較して後端部の円形の開口部の面積が約１／４になるテーパ筒状のテーパ胴体２５が一体的に溶接してある。このテーパ胴体２５の小径の開口部には、ヒンジ２７（図２参照）を介して扉２９が開閉可能に取付けてあると共に、前記扉２９を閉じた状態にロック可能なロックハンドル３１（図３参照）が設けられている。

前記テーパ胴体２５は、前記外筒５における内周面の複数箇所に設けたゴムなどのごとき弾性部材３３によって振動可能に支持されている。そして、前記テーパ胴体２５には、当該テーパ胴体２５に対して振動を付与するために、例えば振動モータ等のごとき振動付与装置３５が複数装着してある。さらに、前記テーパ胴体２５の外周面には、前記外筒５の内周面に設けたリング状のブラケット３７の前面と後端部が当接可能な当接部材３９が設けてある。

上記ブラケット３７と当接部材３９との間隔は、前記外筒５の前端面と前記刃口部材２１の後端面との間の間隔にほぼ等しく設けてある。したがって、外筒５と刃口部材２１とが当接して刃口部材２１の押進（推進）が行われるとき、前記ブラケット３７と当接部材３９とが当接して、前記テーパ胴体２５の押進が一体的に行われるものである。したがって、外筒５によって刃口部材２１の押進を行うとき、押進箇所が分散されることとなり、応力を抑制することができる。

前記外筒５の後側には、当該外筒５を推進（押進）するための後続管４１が設けられている。より詳細には、前記後続管４１の外径は前記外筒５の内径よりも僅かに小径に構成してあって、この後続管４１の前端部は、前記外筒５の後端付近の内周面に設けた環状の突当部材４３に当接してある。そして、前記後続管４１の先端部の外周面と前記外筒５の内周面との間には、例えばゴム製の環状のシール部材４５が介装してある。

前記後続管４１の後端付近の内周面には、ヒューム管４７の先端面によって押進される環状の先端面当接部材４９が設けてあり、この先端面当接部材４９の前側（図１において左側）には、環状のチャンバー５１が形成してある。このチャンバー５１は潤滑剤を貯留するためのもので、このチャンバー５１における内周面の複数箇所には、潤滑剤を供給するための供給口５３が設けてあると共に複数のボルト等のごとき固定具５５により着脱可能な蓋部材５７によって閉止された点検口５９が設けてある。

さらに、前記チャンバー５１に対応して後続管４１の外周面には、後側が広くなるように開口した開口部６１（図２参照）を周方向に適宜間隔に備えた環状の開口部材６３が設けてあり、この開口部材６３の外周面は環状のカバー６５によって覆われている。そして、前記開口部６１には前記チャンバー５１に連通して前記後続管４１に形成した連通孔６７が開口してある。

したがって、供給孔５３からチャンバー５１内に、例えば適宜油などのごとき潤滑剤を供給すると、チャンバー５１内の潤滑剤は連通孔６７から開口部６１に供給され、この開口部６１を経てヒューム管４７の外周面に潤滑剤が供給されることになる。よって、油圧ジャッキ等のごとき推進装置によってヒューム管４７を押進するとき、上記ヒューム管４７と地盤３との間の摩擦を小さくすることができ、ヒューム管４７の押進をより容易に行うことができるものである。なお、チャンバー５１内の潤滑剤の状態は点検口５９によって確認することができる。また、潤滑剤が固まったようなときには、蓋部材５７を取り外すことにより、容易にチャンバー５１内から取り出すことができるものである。

以上のごとき構成において、推進装置によってヒューム管４７を押進すると、ヒューム管４７によって後続管４１が押進され、この後続管４１によって前記外筒５が押進される。外筒５が押進されると、外筒５の先端面（前端面）が刃口部材２１に当接し押進するので、刃口部材２１が地盤３内に圧入されることになる。

この際、振動付与装置３５を駆動してテーパ胴体２５に振動を付与すると、このテーパ胴体２５と刃口部材２１とが一体的に設けられているので、刃口部材２１が一体的に振動される。したがって、刃口部材２１は、地盤３に対して振動しつつ圧入されることになる。よって地盤３が硬い場合であっても効果的に圧入することができ、能率向上を図ることができるものである。

前述のごとき刃口部材２１を地盤３に対して圧入するときには、地盤３の切羽面が崩落することがあるので、扉２９を閉じた状態に保持しておくことが望ましい。前述のごとく地盤３に対して刃口部材２１を圧入した後に、扉２９を開き、前記刃口部材２１によって囲繞された状態にある地盤３の切羽面の掘削を行うことにより、トンネルの掘削が行われるものである。

そして、掘削した土をテーパ胴体２５内から排出し、その後に推進装置によって前記刃口部材２１を地盤３に対して再び圧入することを繰り返すことにより、トンネルの掘削を継続して行うことができるものである。

前述のごとき説明より理解されるように、テーパ胴体２５と刃口部材２１とを一体的に設けて、一体的に振動するものであるから、硬い地盤３に対して刃口部材２１の圧入を従来より容易に行うことができる。また、崩落した大量の土がテーパ胴体２５内に存在するとき、崩落した土とテーパ胴体２５との摩擦の軽減を図ることができ、刃口部材２１の方向修正を容易に行い得るものである。

また、刃口部材２１の先端部には硬質部材２３が被覆してあるので、刃口部材２１の耐摩耗性、耐衝撃性の向上を図ることができ、刃口部材２１の長寿命化を図ることができるものである。

さらに、後続管４１には潤滑剤供給部が設けてあって、ヒューム管４７の外周面に対して潤滑剤の供給を行うことができるので、ヒューム管４７を押進する際の摩擦の軽減を図ることができるものである。

なお、前記潤滑剤供給部は、前記構成を前記外筒５に適用して、前記外筒５に設けることも可能である。

本発明の実施形態に係る刃口装置の断面説明図である。同上の平断面説明図である。同上の右側面説明図である。

符号の説明

１…刃口装置
３…地盤
５…外筒
７…振動筒体
２１…刃口部材
２３…硬質部材
２５…テーパ胴体
２９…扉
３３…弾性部材
３５…振動付与装置
３９…当接部材
４１…後続管
４７…ヒューム管
４９…先端面当接部材
５１…チャンバー
５３…供給口
５７…蓋部材
５９…点検口
６１…開口部
６５…カバー
６７…連通孔

Claims

地盤に対して圧入される円筒形状の外筒内に、当該外筒に対して軸方向に移動可能かつ振動可能な振動筒体を設け、この振動筒体の先端外周部に、前記外筒の外径とほぼ同外径の刃口部材を一体的に設け、前記振動筒体の後部側を、後端側が次第に小径になるテーパ状に形成して設けると共に、前記振動筒体に振動を付与するための振動付与装置が前記振動筒体に装着してあることを特徴とする刃口装置。
請求項１に記載の刃口装置において、前記刃口部材の先端部に、硬質部材を被覆してなることを特徴とする刃口装置。
請求項１又は２に記載の刃口装置において、前記外筒又は当該外筒の後側に設けた後続管に、外周面に対して潤滑剤を供給するための潤滑剤供給部を備えていることを特徴とする刃口装置。