JP2006097458A - 掘進機 - Google Patents

Abstract

【課題】 カッタとその周辺に固着・固結した土砂を、的確に除去し得る掘進機を提供すること。
【解決手段】 カッタ５における掘削土砂の固着・固結しやすい個所に向かって、高圧水または泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を噴射可能に噴射孔を設けた構成とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、カッタやチャンバ内における掘削土砂の固着しやすい個所に、土砂が固着し固結したときに、その土砂を除去する機能を付与した掘進機に関する。

この種掘進機としての泥水掘進機では、掘進時には掘削すべき地山（切羽）を泥水圧で保持し、カッタにより掘進して行く。

カッタは、地山を掘削するカッタビットを設けたカッタスポークとカッタ面板で覆われている。そして、カッタ面板にカッタスリットを設け、このカッタスリットを通じてチャンバ内に掘削土砂を取り込むようにしている。

ところで、掘進機による地山の掘進時には、前述のごとく泥水圧で地山を抑えているが、泥水圧だけによる地山の保持では、数時間や数日間の停止期間において地山の安定性に不安があり、このため泥水圧式ではカッタ面板を装備している。

ところが、泥水掘進機では次のような個所および条件により、カッタとその周辺に掘削土砂が固着・固結し、その結果、次のような弊害が生じる不具合があった。

［土砂が固着・固結しやすい個所］
（１）カッタ面板部
（２）カッタスポークに装着しているカッタビット間
（３）相対的に周速度の遅い掘進機中央部で、複数のカッタスポークの取り付け部
（４）カッタスリット部の側面、特に掘削土砂の取り込み速度が遅い掘進機中央部

前記掘削土砂の固着・固結は、カッタにおける狭隘で固着が発生しやすい個所から、固着・固結範囲が拡大して行く。

［土砂が固着・固結しやすい条件］
（１）粘性土分が地山に２０〜３０％以上含まれていて、掘削土砂に粘性が生じる場合であり、特に硬質粘性土では固着が激しくなる。
（２）泥水シールドのカッタの回転数は、外周の速度を１５〜２０ｍ／ｍｉｎを標準に設定している。
ここで、カッタの中央部は相対的に周速度が遅く、掘削土砂が滞留しやすく、土砂が固着しやすい。

［土砂の固着・固結による弊害］
（１）カッタ全般に掘削土砂が固着すると、固着土砂と切羽の切削面が接することになり、カッタトルクが増大する。
（２）カッタビットの出代が掘削土砂の固着によって無くなることで、切削効果が低下する。
（３）カッタ全般の固着と、切削効果の低下によって、カッタトルクが増大するとともに、推進力の増大を招く。
（４）推進力が増大することで、経済的な掘進速度を確保することが困難となる。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、カッタとその周辺に固着した掘削土砂を、的確に除去し得る掘進機を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の請求項１記載の発明では、カッタにおける掘削土砂の固着・固結しやすい個所に向かって、高圧水または泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を噴射可能に噴射孔を設けている。

本発明の請求項２記載の発明では、カッタ５における掘削土砂の固着・固結しやすい個所に向かって、高圧水または泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を噴射可能に噴射孔２５、２６、２７を設け、チャンバ２０内のカッタ５の背面や隔壁３の前面、フード４の内面における掘削土砂の固着・固結しやすい個所に向かって、スライド自在な高圧水噴射攪拌装置３３に攪拌棒３８および高圧水または泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を噴射可能に噴射孔３９を設け、前記複数の噴射孔を高圧水配管を介して、高圧水生成・圧送設備４３に接続している。

本発明の請求項３記載の発明では、カッタ５４およびアジテータ６４の掘削土砂の固着・固結しやすい個所に向かって高圧水を噴射可能に噴射孔７１、７２、７３、７４を設け、前記噴射孔７１、７２、７３、７４をアジテータ駆動軸６５に連結されたスイベルジョイント７５に接続した高圧水配管７６を介して、高圧水生成・圧送設備に接続している。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３いずれか記載の掘進機において、高圧水または泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を供給する高圧水配管３１、４１、７６に高圧空気配管を接続し、高圧空気を供給可能としたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、カッタを旋回させながら掘進するトンネル掘進機のカッタ５４およびアジテータ６４の掘削土砂の固着・固結しやすい個所に向かって高圧水を噴射可能に噴射孔７１、７２、７３、７４を設け、前記噴射孔７１、７２、７３、７４をアジテータ駆動軸６５に連結されたスイベルジョイント７５に接続した高圧水配管７６を介して、高圧水生成・圧送設備に接続し、かつ前記スイベルジョイント７５に、泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を供給する作泥土材注入配管７７を接続し、前記高圧水と泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を混合し、かつ前記泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を噴射する作泥土材噴射孔７８を前記カッタ５４に設け、前記作泥土材注入配管７７は作泥土材生成・圧送設備に接続されたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の掘進機において、高圧水を供給する前記高圧水配管に高圧空気配管を接続し、かつ前記作泥土材注入配管７７に高圧空気配管を接続し、高圧空気を供給可能としたことを特徴とする。

本発明の請求項１記載の発明では、噴射孔から、カッタ面板やカッタビット間、カッタスポークの取り付け部、カッタスリット部における掘進機の中央部等、掘削土砂の固着・固結しやすい個所に向かって、時宜に高圧水または泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を噴射し、固着した掘削土砂を除去する。したがって、この請求項１記載の発明によれば、カッタ５への掘削土砂の固着・固結によりカッタトルクが増大するという不具合や、推進力が増大する不具合、推進力の増大に伴い、経済的な掘進速度が阻害される不具合等を解消し得る効果がある。

また、本発明の請求項２記載の発明では、噴射孔から、カッタ５における掘削土砂の固着・固結しやすい個所に高圧水または泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を噴射するほかに、他の噴射孔から、チャンバ２０内のカッタ５の背面や隔壁３の前面、フード４の内面における掘削土砂の固着・固結しやすい個所に向かって、時宜に高圧水または泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を噴射し、固着した掘削土砂を除去する。したがって、この請求項２記載の発明によれば、カッタ５に固着・固結した掘削土砂による不具合を解消できるほかに、カッタ５の背面や隔壁３の前面、フード４の内面に固着・固結した掘削土砂による不具合をも解消し得る効果がある。

本発明の請求項３記載の発明によれば、高圧水生成・圧送設備→高圧水配管７６→噴射孔７１、７２、７３、７４に高圧水を圧送し、これらの噴射孔７１、７２、７３、７４からカッタ５４およびアジテータ６４における掘削土砂の固着・固結しやすい個所に向かって高圧水を噴射するようにしているので、カッタ５４やアジテータ６４に掘削土砂が固着し固結することによる不具合を解消し得る効果がある。

本発明の請求項４記載の発明によれば、高圧水または泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を選択的に固着した掘削土砂に対し噴射し、固着した掘削土砂の性状にかかわらず容易にそれを除去することができる。

本発明の請求項５記載の発明によれば、請求項３記載の発明の効果に加え、スイベルジョイント７５に作泥土材注入配管７７を設けたため、泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を混合して噴射することができるので、頑固に付着し固着した掘削土砂であっても速やかに除去することができる。

本発明の請求項６記載の発明によれば、高圧空気を混入できるので、同じく頑固に付着し固着した掘削土砂であっても速やかに除去することができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１〜図６は本発明の実施例１を示すもので、図１は本発明を適用した掘進機としての泥水掘進機の正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は図２のＣ部分の拡大図、図５は図２のＤ−Ｄ線拡大断面図、図６は図１のＥ−Ｅ線拡大断面図である。

これら図１〜図６に示す実施例１の泥水掘進機１は、図１および図２に示すように、外筒２と、隔壁３と、フード４と、カッタ５と、カッタ回転駆動装置１５と、チャンバ２０と、アジテータ２１と、排泥管２３と、送泥管２４と、高圧水の第１、第２、第３の噴射孔２５、２６、２７と、高圧水噴射攪拌装置３３と、これに設けられた高圧水の第４の噴射孔３９と、高圧水生成・圧送設備４３等を備えて構成されている。

前記カッタ５は、図１，図２に示すように、外周リング６と、連結部材８によりこの実施例では十字形に結合されかつ外周リング６内に固定されたカッタスポーク７と、扇形に形成され，カッタスポーク７の側面との間にカッタスリット１０を有して配置され，かつ外周リング６内に固定されたカッタ面板９と、カッタスポーク７の中心部の前面に設けられたセンタビット１１と、各カッタスポーク７の前面に，互いに縦・横方向に所定の間隔をおいて多数取り付けられたカッタビット１２と、カッタ５の中心部に取り付けられ，かつ隔壁３に装着された軸受１３に支持されたカッタ支持軸１４とを有して構成されている。

前記カッタ回転駆動装置１５は、図２に示すように、隔壁３の背面に固定されたギアボックス１６と、このギアボックス１６の背面に取り付けられた回転駆動源１７と、この回転駆動源１７の出力軸に取り付けられかつギアボックス１６内に収容されたピニオン１８と、このピニオン１８に噛み合わされ，前記カッタ支持軸１４に取り付けられかつギアボックス１６内に収容されたギア１９とを有している。そして、このカッタ回転駆動装置１５では前記ピニオン１８とギア１９とにより減速機構が構成され、カッタ支持軸１４を介してカッタ５を回転駆動するようになっている。

前記カッタ支持軸１４におけるギアボックス１６から突出された端部には、図２に示すように、スイベルジョイント３０が装着されている。

前記チャンバ２０は、図２に示すように、カッタ５と、隔壁３と、フード４とにより囲まれて形成されている。このチャンバ２０内には、前記カッタスポーク７の側面とカッタ面板９間に形成されたカッタスリット１０を通じて掘削土砂を取り込むようになっている。

前記アジテータ２１は、図２に示すように、チャンバ２０内に配置されている。また、このアジテータ２１は隔壁３の背面側に設置されたアジテータ駆動装置２２に連結されている。このアジテータ２１は、泥水で満たされたチャンバ２０内に取り込んだ掘削土砂が沈降して固まらないようにかき混ぜるようになっている。

前記排泥管２３は、地山を安定的に保持し得る範囲内で圧力を保持しながら、チャンバ２０内の掘削土砂が取り込まれた泥水を排出する。

前記送泥管２４は、チャンバ２０内の圧力を設定値に維持するために、排泥管２３によって排出される排泥量と調整しながらチャンバ２０内に泥水を補充する。

前記第１の噴射孔２５は、図１，図２，図３，図４および図６に示すように、カッタスポーク７の内部から前面に向かい，かつカッタビット１２，１２間に設けられている。図４に示すように、第１の噴射孔２５から噴射される高圧水は、後方あるいは横方向に放射状に噴射されるため、固着土砂を的確に除去することができる。また、高圧水を切羽方向に向けて噴射しないため、切羽を乱すことがない。各第１の噴射孔２５には、第１の噴射管２８が接続されている。各第１の噴射管２８は、カッタスポーク７の内部を通り、カッタ支持軸１４の内部を経て前記スイベルジョイント３０に配管されている。

前記第２の噴射孔２６は、図２，図３，図５および図６に示すように、カッタスポーク７の内部から両側面に向かい，かつ当該カッタスリット１０に臨ませて設けられている。各第２の噴射孔２６には、第２の噴射管２９が接続されている。各第２の噴射管２９は、カッタスポーク７の内部を通り、カッタ支持軸１４の内部を経てスイベルジョイント３０に配管されている。

前記第３の噴射孔２７は、図１に示すように、主に各カッタ面板９におけるカッタ５の中心部寄りに多く設けられている。第３の噴射孔２７を主に前述の位置に設けた理由は、相対的にカッタ５の周速度が遅く、カッタ面板９におけるこの位置付近に、掘削土砂が固着・固結しやすいからである。しかして、各第３の噴射孔２７には第３の噴射管（図示せず）が接続されている。各第３の噴射管は、カッタ支持軸１４の内部を経てスイベルジョイント３０に配管されている。この第３の噴射孔２７は（詳細は図示せず）、第１の噴射孔２５とほぼ同様な形状をしており、切羽切削面に噴射されず、掘削土砂が固着する面板部に向かって高圧水が噴射される吐出口の形状をなしている。これによって、切羽面を乱すことなく、固着した掘削土砂を除去することができる。

前記スイベルジョイント３０には、前記第１、第２の噴射管２８、２９および第３の噴射管（図示せず）に対応させて高圧水配管３１が複数本接続されている。

前記高圧水噴射攪拌装置３３は、図２に示すように、隔壁３の背面に固定された台座３４と、この台座３４に設置されたスライドジャッキ３５と、このスライドジャッキ３５に搭載された攪拌棒回転駆動装置３６と、この攪拌棒回転駆動装置３６から隔壁３を通ってチャンバ２０内に向かって設けられた攪拌棒支持軸３７と、この攪拌棒支持軸３７の端部に、互いに回転方向に位相をずらして取り付けられた複数本の攪拌棒３８と、各攪拌棒３８の内部からチャンバ２０に向かって設けられた第４の噴射孔３９と、前記攪拌棒支持軸３７における攪拌棒回転駆動装置３６側の端部に設けられたスイベルジョイント４０と、各第４の噴射孔３９に接続され，かつ攪拌棒支持軸３７の内部を経てスイベルジョイント４０に配管された第４の噴射管（図示せず）と、この第４の噴射管に対応させてスイベルジョイント４０に接続された高圧水配管４１とを有して構成されている。そして、前記高圧水噴射攪拌装置３３は隔壁３の周りに所定の間隔をおいて複数台設置されている。

前記高圧水生成・圧送設備４３は、図２に示すように、坑内の後続台車４２上に積載されている。また、高圧水生成・圧送設備４３は水槽４４と、高圧ポンプ４５とを有している。そして、この高圧ポンプ４５に前記高圧水配管３１、４１が接続されている。高圧ポンプ４５として、汎用ポンプでは４Ｍｐａの高圧水を生成することができる。目的に応じて、１０〜５０Ｍｐａの高圧ポンプを使用する。高圧水配管３１，４１には、高圧噴射を適宜選択できるバルブ（図示せず）を設け、目的部位の固着した掘削土砂を的確に除去できる。

前述のごとく構成した泥水掘進機１において、地山（切羽）を掘削する場合は、カッタ回転駆動装置１５によりカッタ支持軸１４を介してカッタ５を回転させ、センタビット１１と多数のカッタビット１２とにより地山を掘削し、掘削地山を泥水圧とカッタ面板９とにより抑え、保持しながら掘進する。

地山を掘削した掘削土砂を、カッタスポーク７とカッタ面板９間に形成されたカッタスリット１０を通じて泥水で充満されたチャンバ２０内に取り込み、その掘削土砂が沈降してチャンバ２０内で固まらないように、アジテータ２１によりかき混ぜる。また、泥水とともに掘削土砂を排泥管２３によりチャンバ２０から排出する。このとき、排泥管２３によって排出量と調整しながら、送泥管２４からチャンバ２０内に泥水を補充し、チャンバ２０内を設定圧に保持し、掘削地山を支え、泥水掘進機１を推進させ、掘進して行く。

ところで、カッタ５の前面のカッタビット１２，１２間、カッタスリット１０およびカッタ面板９に掘削土砂が固着・固結すると、カッタトルクおよび泥水掘進機１の推進力を増大とともに、カッタトルクが増大して良好な掘進状態が損なわれる。

そこで、この実施例では時宜に、高圧水生成・圧送設備４３の高圧ポンプ４５から高圧水配管３１および第１の噴射管２８を通じて第１の噴射孔２５に高圧水を圧送し、その高圧水を第１の噴射孔２５からカッタ５の前面の当該カッタビット１２，１２間に噴射させ、カッタビット１２，１２間に固着した掘削土砂を除去する。これによって、掘削土砂の取り込みが容易となり、固着・固結によって増大したカッタトルクを好適な状態に回復することができる。

また、前記高圧ポンプ４５から高圧水配管３１および第２の噴射管２９を通じて第２の噴射孔２６に高圧水を圧送し、その高圧水を第２の噴射孔２６から当該カッタスリット１０に向かって噴射させ、カッタスリット１０の側面に固着した掘削土砂を除去する。これによって、掘削土砂の取り込みが良好となり、掘削土砂がカッタ部や面板部に溜まることが改善され、これらの部位での固着の低減にも効果がある。

さらに、前記高圧ポンプ４５から高圧水配管３１および第３の噴射管を通じて第３の噴射孔２７に高圧水を圧送し、その高圧水を第３の噴射孔２７から当該カッタ面板９におけるカッタ５の中央部付近から噴射させ、カッタ面板９に固着した掘削土砂を除去する。これによって、固着・固結土砂が切羽面に接触することで、カッタトルクの増大、推力の増大を招いた不具合を解消することができる。

前述のごとく、第１、第２、第３の噴射孔２５、２６、２７から高圧水を噴射することにより、カッタ前面のカッタビット１２，１２間、カッタスリット１０の側面およびカッタ面板９に固着した掘削土砂を除去することによって、カッタトルクおよび泥水掘進機１の推進力の増大を解消することができ、したがって経済的な掘進速度を確保することができる。

また、この実施例では高圧水噴射攪拌装置３３の攪拌棒回転駆動装置３６を駆動し、攪拌棒支持軸３７を介して各攪拌棒３８を回転させるとともに、スライドジャッキ３５を作動させ、攪拌棒回転駆動装置３６および攪拌棒支持軸３７を介して、攪拌棒３８をカッタ５側寄りの位置と隔壁３側寄りの位置間を移動させることによって、チャンバ２０内の掘削土砂と泥水とを攪拌し、混練する。

そして、時宜に高圧水生成・圧送設備４３の高圧ポンプ４５から高圧水配管４１および第４の噴射管（図示せず）を通じて第４の噴射孔３９に高圧水を圧送し、その高圧水を第４の噴射孔３９からチャンバ２０の周辺の部位に向かって噴射させ、カッタ５の背面や隔壁３の前面、フード４の内面等に固着した掘削土砂を除去する。

これにより、前記カッタ５の背面、隔壁３の前面およびフード４の内面等に掘削土砂が固着・固結することによって生じる不具合をも解消することができる。

なお、この実施例１では、カッタスリット用の高圧水の噴射孔を、カッタスポーク７の側面に設けた第２の噴射孔２６のほかに、カッタ面板９の側面に第２の噴射孔２６と互い違いに設けても良い。

また、チャンバ用の高圧水の噴射孔を、カッタ５の背面と隔壁３の前面とに互い違いに設けても良く、さらには前記高圧水噴射攪拌装置３３の攪拌棒３８に設けた第４の噴射孔３９と、カッタ５の背面と隔壁３の前面とに設けた噴射孔とを併用するようにしても良い。

また、高圧水の効果を高めるために、高圧空気を高圧水に混入することは周知の技術であり、効果的である。このとき、高圧水配管３１、４１（図２参照）等の途中に高圧空気を供給するための高圧空気配管（図示せず）を接続することで可能である。

さらに高圧水の効果を高めるために、図２に示した水槽４４内に入れる水に替え、送泥管２４に供給する掘進用送泥水の泥水（濃度の薄いベントナイト主体の溶液）を供給し、これを高圧水の代用として高圧水配管３１、４１等へ供給し使用しても良い。または、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材の溶液（液体）を使用しても良い。

水に替え掘進用送泥水を用いた場合、噴射の際、ベントナイト主体の溶液が固着した掘削土砂に対し勢い良く当たり、ベントナイトの作用により泥土化し、掘削土砂を容易に除去することができる。

また、粘性低下材、分散材、あるいは気泡材の溶液を使用することで、各溶液の夫々の性状が噴射効果に加わり、固着した掘削土砂を泥土化したり、分離・分散したりすることで効果的に除去できる。加えて除去した部位（鋼材の表面）への掘削土砂の再固結化も防止することができる。なお、粘性低下材としては、ベントナイト、ＣＭＣ、高分子系添加材が挙げられる。分散材としては、例えば商品名ネオミックスなど（合成カルボン酸など）を用いれば良い。気泡材としては、例えば商品名ＯＫ−１が存在する。

図７は本発明の実施例２を示すもので、本発明を適用した泥土圧掘進機の正面図、図８は図７の中央縦断側面図である。

これら図７，図８に示す泥土圧掘進機５０は、外筒５１と、隔壁５２と、フード５３と、カッタ５４と、複数台のカッタ回転駆動装置６０と、チャンバ６３と、アジテータ６４と、アジテータ回転駆動装置６７と、排土装置としてのスクリューコンベア７０と、スイベルジョイント７５等を備えている。

前記カッタ５４は、中心部から放射方向に延びる複数のカッタスポーク５５を有している。各カッタスポーク５５の前面には、この実施例２においても、カッタスポーク５５の幅方向の両側に多数のカッタビット５６が取り付けられている。また、各カッタスポーク５５の幅方向のほぼ中央部には、カッタビット５６と互い違いに第１の噴射孔７１が多数設けられている。この第１の噴射孔７１からは、前記カッタビット５６，５６間に向かって高圧水を噴射するようになっている。さらに、各カッタスポーク５５の両側面には、第２の噴射孔７２が多数設けられている。この第２の噴射孔７２からは、該噴射孔７２の取り付け部のカッタスポーク５５側面部に向かって高圧水を噴射するようになっている。前記カッタスポーク５５のボスとしてのカッタ５４の中心部の前面には、フィッシュテール５７が設けられている。前記カッタスポーク５５のボスにおけるフィッシュテール５７の周りには、第３の噴射孔７３が互いに適正な間隔をおいて複数設けられている。この第３の噴射孔７３からは、フィッシュテール５７に向かって高圧水を噴射するようになっている。

一方、前記カッタ５４の背面には図８に示すように、複数本の攪拌翼５８と、カッタ回転駆動軸５９とが取り付けられている。

前記カッタ回転駆動軸５９は、互いに所定の間隔をおいて複数本取り付けられている。各カッタ回転駆動軸５９は、カッタ回転駆動装置６０に駆動連結されている。

前記カッタ回転駆動装置６０は、図８に示すごとく、隔壁５２の背面に固定されたギアボックスの外側に取り付けられた回転駆動源６１と、この回転駆動源６１の出力軸に取り付けられたピニオンと，これに噛み合わされかつ当該カッタ回転駆動軸５９に連結されたギアとを有する減速機構６２とを備えて構成されている。しかして、前記カッタ回転駆動装置６０は複数本のカッタ回転駆動軸５９を同じ方向に、同じ速度で回転させ、カッタ５４を回転駆動するようになっている。

チャンバ６３は、隔壁５２とフード５３とカッタ５４とに囲まれた空間に形成されている。そして、このチャンバ６３内にはカッタ５４により掘削した土砂を取り込むようになっている。

前記アジテータ６４は、図８に示すように、アジテータ回転駆動軸６５と、このアジテータ回転駆動軸６５の軸回りに所定の間隔をおいて取り付けられた複数本のアジテータ攪拌棒６６と、各アジテータ攪拌棒６６に設けられた複数のアジテータ攪拌翼６６’とを有している。このアジテータ６４は、チャンバ６３内に設置され、またアジテータ回転駆動軸６５を介してアジテータ回転駆動装置６７に駆動連結されている。前記アジテータ回転駆動軸６５と各アジテータ攪拌棒６６には、第４の噴射孔７４が設けられている。これら第４の噴射孔７４からは、アジテータ攪拌棒６６、アジテータ攪拌翼６６’、カッタ５４の背面、カッタ回転駆動軸５９および隔壁５２の前面に向かって高圧水を噴射するようになっている。さらに、このアジテータ６４は前記カッタ５４の中央部の回転速度が相対的に遅く、チャンバ６３内の掘削土砂が固まらないようにかき混ぜるようになっている。

前記アジテータ回転駆動装置６７は、隔壁５２の背面に固定されたギアボックスに取り付けられた回転駆動源６８と、この回転駆動源６８の出力軸に取り付けられたピニオンと，これに噛み合わされかつアジテータ回転駆動軸６５に取り付けられたギアとを有する減速機構とを備えている。そして、このアジテータ回転駆動装置６７はアジテータ回転駆動軸６５を介してアジテータ６４を回転駆動するようになっている。

スクリューコンベア７０は、土砂取り込み口７０’をチャンバ６３の下部に臨ませて設置されている。しかして、このスクリューコンベア７０はチャンバ６３内を設定圧に保持しつつ、チャンバ６３内の掘削土砂を取り出して搬送するようになっている。

前記スイベルジョイント７５は、アジテータ回転駆動軸６５における外筒５１側の端部に取り付けられている。

前記スイベルジョイント７５からアジテータ回転駆動軸６５の内部→カッタ５４の内部→カッタスポーク５５の内部を通って第１、第２の各噴射孔７１、７２に第１、第２の噴射管（図示せず）が接続されている。また、前記スイベルジョイント７５からアジテータ回転駆動軸６５の内部→カッタ５４の内部を通って第３の噴射孔７３に第３の噴射管（図示せず）が接続されている。さらには、前記スイベルジョイント７５からアジテータ回転駆動軸６５の内部を通って第４の噴射孔７４に第４の噴射管（これも図示せず）が接続されている。

さらに、前記スイベルジョイント７５には前記第１、第２、第３および第４の噴射管に対応させて高圧水配管７６が接続されているが、図面には図８に１本のみ示している。これら高圧水配管７６は、高圧水生成・圧送設備（この実施例２では図示省略。実施例１の図２の符号４３参照。）に接続されている。また、各高圧水配管７６にはバルブ（図示せず）が設けられていて、個別にかつ選択的に開閉し得るようになっている。

前述のごとく構成した実施例２の泥土圧掘進機５０では、高圧水配管７６→スイベルジョイント７５→第１、第２の噴射管を経て第１、第２の各噴射孔７１、７２に高圧水を圧送し、第１の噴射孔７１からはカッタビット５６，５６間に向かって高圧水を噴射し、カッタビット５６に固着した掘削土砂を除去し、第２の噴射孔７２からは該噴射孔７２の取り付け部のカッタスポーク５５側面部に向かって高圧水を噴射し、カッタスポーク５５に固着した掘削土砂を除去する。

また、高圧水配管７６→スイベルジョイント７５→第３の噴射管を経て第３の噴射孔７３に高圧水を圧送し、その高圧水を第３の噴射孔７３からフィッシュテール５７に向かって噴射し、フィッシュテール５７に固着した掘削土砂を除去する。

さらに、高圧水配管７６→スイベルジョイント７５→第４の噴射管を経て第４の噴射孔７４に高圧水を圧送し、その高圧水をアジテータ回転駆動軸６５、アジテータ攪拌棒６６、アジテータ攪拌翼６６’、カッタ５４の背面および隔壁５２の前面に向かって噴射し、これらの部位に固着した掘削土砂を除去する。

したがって、この実施例２によれば前記カッタビット５６、カッタスポーク５５、フィッシュテール５７、アジテータ回転駆動軸６５、アジテータ攪拌棒６６、アジテータ攪拌翼６６’、カッタ５４の背面および隔壁５２の前面に掘削土砂が固着・固結することによるカッタトルクの増大やカッタビット５６の切削効果の低下、アジテータ６４の機能低下、泥土圧掘進機５０の推進力の増大等の弊害を解消することができ、ひいては経済的な掘進速度を確保することができる。

なお、この実施例２において、カッタ５４の背面側と隔壁５２の前面側の少なくとも一方に、フード５３の内面に向かって高圧水を噴射するための噴射孔を設けても良い。

また、この実施例においても前述の実施例と同様、高圧水の効果を高めるために、高圧水配管７６への供給媒体を水に替えて、掘進用作泥土材（ベントナイト・粘土溶液），粘性低下材，分散材，あるいは気泡材等の溶液（液体）を使用し、噴射させる。掘削土砂が粘性を帯びる場合、これらを用いると固着土砂除去に好適である。

加えて、必要に応じ、高圧水配管７６に、前述の実施例のように、高圧空気を混入するようにしても良い。

図９は本発明を適用した泥土圧掘進機の他の実施例の正面図、図１０は図９の中央縦断側面図である。

この実施例では、前述の実施例２において、さらに高圧水の効果を高めるために、スイベルジョイント７５に作泥土材注入配管７７を接続し、スイベルジョイント７５内部において高圧水配管７６と作泥土材注入配管７７とを接続し、両者を混合して第１〜第４の噴射口７１〜７４から噴射するようにしたことに特徴を有している。なお、作泥土材注入配管７７には、作泥土材、粘性低下材、分散材、あるいは気泡材等の溶液（液体）が供給される。

また、カッタスポーク５５の適位置に作泥土材注入配管７７と接続された作泥土材噴射口７８を設け、作泥土材を噴射するようにしたことに特徴を有している。

スイベルジョイント７５内における高圧水配管７６と作泥土材注入配管７７との接続（図示せず）は適宜の配管技術を用いれば容易に実現し得る。また、作泥土材注入配管７７と作泥土材噴射口７８との機体内部の配管も同様である。

図９の例では作泥土材噴射孔７８を、好ましくは中央部に一つ、カッタスポーク５５の中央部正面、外周部正面に計６つ設けているが、位置、個数等は図示例に限定されるものではない。

また、作泥土材注入配管７７は同じく図示しないが、作泥土材生成・圧送設備に接続されている。この作泥土材生成・圧送設備自体の構成は周知である。

さらに効果を高めるために高圧空気を混入しても良いことは前述の実施例と同様である。この場合、高圧水配管７６の途中に高圧空気を供給するための高圧空気配管（図示せず）を接続すれば良い。また、作泥土材注入配管７７にも同様にして高圧空気配管（同じく図示せず）を接続すれば良い。

使用にあたり、地山の状況に応じ、高圧水配管７６を介し高圧水、作泥土材注入配管７７を介し作泥土材、粘性低下材、分散材、あるいは気泡材等の溶液を供給すれば、各溶液の夫々の性状が噴射効果に加わり、固着した掘削土砂が粘性を帯びる場合であっても、あるいはその他性状を問わず、固着した掘削土砂を泥土化したり分離・分散させることができ、効果的に除去することができる。

なお、その他の構成、作用等は第２実施例と同様のため、同一部材は同じ符号を示し、詳細説明は省略する。

［その他の実施例］
本発明は、シールド工法にも、さらには推進管を推し進める推進工法にも適用することができる。

本発明の実施例１を示すもので、本発明を適用した泥水掘進機の正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図２のＣ部分の拡大図である。 図２のＤ−Ｄ線拡大断面図である。 図１のＥ−Ｅ線拡大断面図である。 本発明の実施例２を示すもので、本発明を適用した泥土圧掘進機の正面図である。 図７の中央縦断側面図である。 本発明の実施例３を示すもので、本発明を適用した泥土圧掘進機の正面図である。 図７の中央縦断側面図である。

符号の説明

１ 泥水掘進機
２ 外筒
３ 隔壁
４ フード
５ カッタ
７ カッタスポーク
９ カッタ面板
１０ カッタスリット
１２ カッタビット
１４ カッタ支持軸
１５ カッタ回転駆動装置
２０ チャンバ
２５ 第１の噴射孔
２６ 第２の噴射孔
２７ 第３の噴射孔
２８ 第１の噴射管
２９ 第２の噴射管
３１ 高圧水配管
３３ 高圧水噴射攪拌装置
３６ 攪拌棒回転駆動装置
３７ 攪拌棒支持軸
３８ 攪拌棒
３９ 第４の噴射孔
４１ 高圧水配管
４３ 高圧水生成・圧送設備
４４ 水槽
４５ 高圧ポンプ
５０ 泥土圧掘進機
５１ 外筒
５２ 隔壁
５３ フード
５４ カッタ
５５ カッタスポーク
５６ カッタビット
５７ フィッシュテール
５９ カッタ回転駆動軸
６０ カッタ回転駆動装置
６３ チャンバ
６４ アジテータ
６５ アジテータ回転駆動軸
６６ アジテータ攪拌棒
６６’ アジテータ攪拌翼
６７ アジテータ回転駆動装置
７０ スクリューコンベア
７１ 第１の噴射孔
７２ 第２の噴射孔
７３ 第３の噴射孔
７４ 第４の噴射孔
７５ スイベルジョイント
７６ 高圧水配管
７７ 作泥土材注入配管
７８ 作泥土材噴射孔

Claims (6)

1. カッタを旋回させながら掘進するトンネル掘進機のカッタにおける掘削土砂の固着・固結しやすい個所に向かって、高圧水または泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を噴射可能に噴射孔を設けた、
   ことを特徴とする掘進機。
2. カッタ（５）における掘削土砂の固着・固結しやすい個所に向かって、高圧水または泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を噴射可能に噴射孔（２５）、（２６）、（２７）を設け、チャンバ（２０）内のカッタ（５）の背面や隔壁（３）の前面、フード（４）の内面における掘削土砂の固着・固結しやすい個所に向かって、スライド自在な高圧水噴射攪拌装置（３３）に攪拌棒（３８）および高圧水または泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を噴射可能に噴射孔（３９）を設け、
   前記複数の噴射孔を高圧水配管を介して、高圧水生成・圧送設備（４３）に接続した、
   ことを特徴とする掘進機。
3. カッタを旋回させながら掘進するトンネル掘進機のカッタ（５４）およびアジテータ（６４）の掘削土砂の固着・固結しやすい個所に向かって高圧水を噴射可能に噴射孔（７１）、（７２）、（７３）、（７４）を設け、
   前記噴射孔（７１）、（７２）、（７３）、（７４）をアジテータ駆動軸（６５）に連結されたスイベルジョイント（７５）に接続した高圧水配管（７６）を介して、高圧水生成・圧送設備に接続した、
   ことを特徴とする掘進機。
4. 高圧水または泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を供給する高圧水配管（３１）、（４１）、（７６）に高圧空気配管を接続し、高圧空気を供給可能としたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の掘進機。
5. カッタを旋回させながら掘進するトンネル掘進機のカッタ（５４）およびアジテータ（６４）の掘削土砂の固着・固結しやすい個所に向かって高圧水を噴射可能に噴射孔（７１）、（７２）、（７３）、（７４）を設け、
   前記噴射孔（７１）、（７２）、（７３）、（７４）をアジテータ駆動軸（６５）に連結されたスイベルジョイント（７５）に接続した高圧水配管（７６）を介して、高圧水生成・圧送設備に接続し、
   かつ前記スイベルジョイント（７５）に、泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を供給する作泥土材注入配管（７７）を接続し、前記高圧水と泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を混合し、かつ前記泥水、粘性低下材、分散材、もしくは気泡材等の溶液を噴射する作泥土材噴射孔（７８）を前記カッタ（５４）に設け、
   前記作泥土材注入配管（７７）は作泥土材生成・圧送設備に接続された、
   ことを特徴とする掘進機。
6. 高圧水を供給する前記高圧水配管に高圧空気配管を接続し、かつ前記作泥土材注入配管（７７）に高圧空気配管を接続し、高圧空気を供給可能としたことを特徴とする請求項５記載の掘進機。

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