JP2577633Y2

JP2577633Y2 - 拡幅用トンネル掘削機の掘削ずり前方排出装置

Info

Publication number: JP2577633Y2
Application number: JP1993019170U
Authority: JP
Inventors: 有孝福田; 和典山中
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1993-03-22
Filing date: 1993-03-22
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2008-03-22
Also published as: JPH0671589U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、既存のトンネルの口
径を拡げるための拡幅用トンネル掘削機に関し、詳しく
はトンネルの掘削時に生じる“ずり”を前方へ排出する
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のトンネル掘削機として、たとえ
ば特開平３−２８８０８０号公報に記載のトンネル掘削
機がある。この掘削機は、図示を省略するが、コンクリ
ート壁などからなる内周壁を備えた既存の開口断面円形
のトンネルを拡幅するもので、円筒状の既設内周壁を切
削除去するための内側カッターと、既設内周壁の外側の
地山を掘削するための外側カッターとを備えている。ま
た内側カッターと外側カッターとは、それぞれ独立して
前進可能で、両側のカッターの切削速度のずれに対応で
きるようになっている。そして、掘削作業に当たって
は、まず外側カッターにて地山を掘削すると同時に、内
側カッターにて既設内周壁を切削除去し、外側カッター
にて拡径されたトンネル内周壁に沿って、新たにコンク
ート壁を構築するものである。また、既設コンクリート
壁の破砕屑や掘削ずりは、ベルトコンベヤおよび泥水管
により掘削機の後方の拡幅トンネル側へ排出されるよう
になっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た公報に記載の拡幅用トンネル掘削機には、次のような
点で改良の余地がある。

【０００４】立地条件等により、掘削ズリを掘削機の前
方へ排出する方が有利な場合があるが、掘削機の構造
上、排出装置を掘削機の前方へ設置するのが困難であ
る。

【０００５】なお、前方へ掘削ずりを排出する装置を掘
削機本体に組み込む場合、排出装置用の駆動装置が別途
必要になり、その設置スペースや排出装置のメンテナン
ス作業用のスペースを確保しなければならない。また、
掘削機（カッターヘッド）の前方へ配置される排出装置
は、掘削時の地山の崩壊により落下する掘削ずりから防
護するため、堅牢な部材でカバーする必要がある。

【０００６】この考案は上述の点に鑑みなされたもの
で、専用の駆動装置が不要で、構造が簡単であり、コン
パクトで設置スペースが少なくてすみ、地山の崩壊から
も防護される、拡幅用トンネル掘削機の前方つまり既存
トンネル側へ掘削ずりを排出する装置を提供することを
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ためにこの考案の掘削ずり前方排出装置は、a)掘削機本
体の先端に回転可能に装備されるカッターヘッドを中空
構造にして、掘削ずりを内部に取り込み可能に構成し、
b)前記カッターヘッドの中心部に開口を設け、該開口に
円筒体を前方に張出させて一体回転可能に取り付けると
ともに、c)前記円筒体内にスパイラルリフター、リボン
スクリューなどの前送り部材を固設し、円筒体内に取り
込まれる掘削ずりを、前記カッターヘッドの回転により
円筒体の先端から前方へ排出するようにしている。

【０００８】

【作用】上記の構成を有するこの考案の排出装置が装備
される拡幅用トンネル掘削機では、先端のカッターヘッ
ドを回転させると同時に掘削機を前進させることによっ
て、既存のトンネルに対する掘削作業が遂行される。こ
のとき、排出装置を構成する円筒体がカッターヘッドと
ともに一体回転し、円筒体内の前送り部材も回転し、カ
ッターヘッド内に取り込まれた掘削ずりが円筒体内へ導
かれ、円筒体内を搬送されて先端より排出される。この
ように、カッターヘッドの回転を利用して掘削ずりを前
方へ搬出するので、駆動装置を別途設ける必要がなく、
その設置スペースも不要になる。

【０００９】また、掘削ずりを前方へ送る前送り部材
は、周囲を円筒体でカバーされているから、既存トンネ
ルの周囲の地山が崩壊して掘削ずりが落下しても、当た
ることがなく、防護される。

【００１０】上記のようにして、カッターヘッドにより
掘削される際に生じる“ずり”は、円筒体の先端開口か
ら既存のトンネル内に搬出されるので、その搬出位置の
前方に待機した作業者が搬送台車などに“ずり”を積み
込んで運び出したり、搬出位置から別の搬送装置に積み
移して搬出したりすればよい。

【００１１】

【実施例】以下、この考案の拡幅用トンネル掘削機にお
ける掘削ずり前方排出装置の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１２】図１は本実施例にかかる掘削ずり前方排出
装置の中央縦断面図、図２の右半分は図１のＸ−Ｘ線矢
視図、同左半分は図１のＹ−Ｙ線断面図、図３は図１の
排出装置の一部を切り欠いた斜視図、図４は本実施例の
掘削ずり前方排出装置を備える拡幅用トンネル掘削機の
全体を示す中央縦断面図で、図１の排出装置の装着前の
状態を現すものである。

【００１３】トンネル掘進機の全体構造は、図４に示す
ように、中空の円筒状シールドからなる本体１が、前胴
１ａと中胴１ｂと後胴１ｃとに三分割され、前胴１ａと
中胴１ｂとが中折れピン２ａで水平方向に屈曲自在に連
結され、また中胴１ｂと後胴１ｃとが中折れリンク２ｂ
で水平方向・垂直方向に屈曲自在に連結されている。中
胴１ｂは内筒１ｂ−１と外筒１ｂ−２とを摺動自在に重
合した２重シールド構造からなり、内筒１ｂ−１側が前
胴１ａに、外筒１ｂ−２側が後胴１ｃにそれぞれ連結さ
れている。さらに前胴１ａの後壁と後胴１ｃの前壁とが
複数本の推進用ジャッキ３で連結され、これらの推進用
ジャッキ３の伸縮動作により、中胴１ｂの内筒１ｂ−１
と外筒１ｂ−２が相互に摺動して重合部分の長さが変化
し、前胴１ａと後胴１ｃの間隔が変わる。

【００１４】後胴１ｃの両側には、リヤグリッパー４が
シリンダ装置（図示せず）を介してその外周プレートか
ら外方へ出入自在に配備されている。また前胴１ａに
も、複数のフロントグリッパー５が図１のようにシリン
ダ装置５ａを介し外周プレートから出入自在に配備され
ている。

【００１５】掘削機本体１（前胴１ａ）の先端に、カッ
ターヘッド６が回動自在に支持されている。このカッタ
ーヘッド６の支持構造は、その外周付近を軸受７で回動
自在に支持した外周支持タイプで、前胴１ａ内に配設さ
れた駆動モーター１９によりギヤ１９ａを介してカッタ
ーヘッド６が回転される。

【００１６】図２に示すように、カッターヘッド６は前
面の中心部分６ａを開口させるとともに、この開口６ａ
から軸方向に連続して貫通する開口部６ｂを設けてい
る。また前方の環状面板６ｃを図４のように円錐状に傾
斜させるとともに、環状面板６ｃにはその円周方向に間
隔をあけて掘削ずり取り入れ口６ｄを開口させている。
さらに、各ずり取り入れ口６ｄの（カッターヘッド６
の）反回転側に、図２のように板状のスクレーパ８を円
錐状の面板６ｃに沿って前方へ突設している。

【００１７】環状面板６ｃに続く外周面６ｆにも、円周
方向に間隔をあけて掘削ずり取り入れ口６ｅを開口させ
ている。そして、各ずり取り入れ口６ｅの（カッターヘ
ッド６の）反回転側から、バケット状のスクレーパ９を
回転側にかけて円周方向に沿って延設している。環状面
板６ｃ上には、多数のローラーカッター１１を取り付け
ている。また、図４のように、カッターヘッド６内は中
空構造にし、開口部６ｂの周囲を円周方向に等間隔に区
切り、複数のバケット室６ｇに形成している。さらに、
カッターヘッド６の中心部分の開口６ａ・６ｂに連続さ
せて、開口６ａ・６ｂを利用して掘削ずり排出装置１０
を、後述するように掘削機本体１の前方へ設置できるよ
うに構成されている。

【００１８】すなわち、図１に示すように、両端を開口
した円筒状ドラム１４の基端部を、カッターヘッド６の
開口６ａに一体回転可能に固設して、円筒状ドラム１４
の先端側を前方へ張り出させるとともに、円筒状ドラム
１４の内部とカッターヘッド６の中空部内とを連通させ
ている。また、円筒状ドラム１４の内部には、図３のよ
うに前送り部材としてのスパイラルリフター１５を内周
面に沿って一体に配設し、カッターヘッド６とともに円
筒状ドラム１４とスパイラルリフター１５が回転するよ
うに構成している。

【００１９】一方、カッターヘッド６のすぐ後方の、掘
削機本体１（前胴１ａ）に、バルクヘッド１３が形設さ
れ、このバルクヘッド１３から前方へ向けて延設した支
持部材１６の先端に、ホッパー兼用のシュート１７を取
り付けている。このシュート１７は、前方下向きに傾斜
しカッターヘッド６の中空部内の定位置に固定されてい
る。

【００２０】次に、上記した本実施例の排出装置による
掘削ずりの排出態様をトンネル掘削機の動作を含めて図
１〜図４を参照のうえ説明する。

【００２１】図１は岩盤に発破工法などにより掘削され
た既存のトンネルＡを断面円形の大口径トンネルＢに拡
幅する作業状態を示している。図１に示すように、トン
ネル掘削機本体１は拡幅側のトンネルＢ内に配置され、
図４のようにリヤグリッパー４を張り出して坑壁に押し
付けることにより後胴１ｃを固定し、カッターヘッド６
を回転させながら推進用ジャッキ３を徐々に伸長し、前
胴１ａとともにカッターヘッド６を前進させる。

【００２２】図１に示すように、トンネルＡとトンネル
Ｂのコーナー部をカッターヘッド６の円錐状に傾斜した
面板６ｃ（のローラーカッター１１）が、鉛直方向に対
し適当な角度（たとえば３０゜）をもって支持すること
により、地山の崩壊を防止しながら掘削作業が行われ
る。なお、図４のように前胴１ａが前進するのに伴い、
中胴１ｂの内筒１ｂ−１側が外筒１ｂ−２に対し前方へ
摺動し、両筒１ｂ−１・１ｂ−２の重合箇所が減少して
中胴１ｂが延びる。

【００２３】カッターヘッド６の回転により、地山の掘
削により生じる“ずり”は、地山の円錐状に傾斜した切
羽Ｃとカッターヘッド６の傾斜した環状面板６ｃ（のロ
ーラーカッター１１）との間隙内で鉛直方向に落下し、
カッターヘッド６の環状面板６ｃのずり取り込み口６ｄ
からカッターヘッド６内の各バケット室６ｇに取り込ま
れ、カッターヘッド６の回転により持ち上げられ、シュ
ート１７に沿って導かれて円筒状ドラム１４内に取り込
まれる。また既存トンネルＡ内に落下した“ずり”は、
前部側スクレーパ８で掬い上げられ後に、ずり取り込み
口６ｄからカッターヘッド６内の各バケット室６ｇに取
り込まれ、同様に持ち上げられ、シュート１７に沿って
円筒状ドラム１４内に取り込まれる。さらにスクレーパ
８の周辺からこぼれ落ち、取り残された“ずり”は、す
ぐ後方のバケット状スクレーパ９によって掬い上げられ
た後、ずり取り込み口６ｅからカッターヘッド６内のバ
ケット室６ｇに取り込まれた後、持ち上げられてシュー
ト１７に沿って円筒状ドラム１４内に取り込まれる。し
たがって、カッターヘッド６の回転による掘削時に生じ
る“ずり”は、既存トンネルＡ内からほぼ一掃され取り
残されることがないため、掘削作業が円滑に遂行され
る。

【００２４】上記のようにしてカッターヘッド６内にい
ったん取り込まれ、カッターヘッド６の回転で持ち上げ
られシュート１７に沿って円筒状ドラム１４内に導かれ
た掘削ずりは、カッターヘッド６とともに円筒状ドラム
１４が回転することにより、円筒状ドラム１４内でスパ
イラルリフター１５で持ち上げられるととも前方へ送ら
れ、円筒状ドラム１４内を徐々に前方へ移動させられ
る。そして、円筒状ドラム１４の先端開口から、既存ト
ンネルＡ内に搬出される。こうして、掘削機本体１の前
方の既存トンネルＡ内に搬出される掘削ずりは、たとえ
ば搬出位置付近に作業者を待機させておき、作業者によ
り搬送台車（図示せず）などに“ずり”を積み込ませて
運び出させたり、あるいは搬出位置から移動式ベルトコ
ンベヤ（図示せず）上などに直接積み移して搬出させた
りする。なお、移動式ベルトコンベヤなどは、掘削機本
体１の前進に応じて既存トンネルＡ内を移動させること
になる。

【００２５】上記のようにして、図４において推進用ジ
ャッキ３が最大限伸長するまでカッターヘッド６が前進
し、トンネルＡの周囲が掘削される。それから、前胴１
ａのフロントグリッパー５を張り出させて坑壁に押し付
け前胴１ａを固定するとともに、後胴１ｃのリヤグリッ
パー４を引っ込め、推進用ジャッキ３を収縮して後胴１
ｃを前胴１ａ側へ引き寄せる。このとき、中胴１ｂの内
筒１ｂ−１に対し外筒１ｂ−２が前方へ摺動し、両筒１
ｂ−１・１ｂ−２の重合箇所が増加して中胴１ｂが縮
む。このあと、上記したように後胴１ｃのリヤグリッパ
ー４を張り出させて坑壁に押し付け後胴１ｃを固定し、
前胴１ａのフロントグリッパー５を引っ込め、カッター
ヘッド６を回転させながら推進用ジャッキ３を徐々に伸
長させるなどの上記手順を繰り返すことにより、掘削作
業が遂行される。

【００２６】ところで、本考案の掘削ずり前方排出装置
の一例を上記したが、これに限定されるものではなく、
たとえば円筒状ドラム１４の内部に一体に配設する前送
り部材には、パドルスクリュー、リボンスクリュー、カ
ットフライトなどを使用することもできる。

【００２７】

【考案の効果】以上説明したことから明らかなように、
本考案の拡幅用トンネル掘削機の掘削ずり前方排出装置
には、次のような効果がある。

【００２８】(1) カッターヘッドの回転を利用して掘削
ずりの前方排出を行うので、駆動装置を別途に設けなく
てすみ、その設置スペースも不要になる。このため、構
造も簡単で、小型化が容易に図れる。また、排出装置自
体のメンテナンス作業はほとんど必要がない。

【００２９】(2) 掘削ずりを前方へ送る前送り部材が、
防護部材を兼ねた円筒体内に設けられているので、掘削
時の地山の崩壊や掘削ずりの落下等にも十分に対処でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の掘削ずり前方排出装置の実施例を示す
中央縦断面図である。

【図２】同図の右半分は図１のＸ−Ｘ線矢視図、同図の
左半分は図１のＹ−Ｙ線断面図である。

【図３】図１の排出装置の一部を切り欠いた斜視図であ
る。

【図４】本考案の実施例にかかる掘削ずり前方排出装置
を備える拡幅用トンネル掘削機の全体構造を示す中央縦
断面図で、図１の排出装置の装着前の状態を現すもので
ある。

【符号の説明】

１掘進機本体３推進用ジャッキ４・５グリッパー６カッターヘッド６ａ・６ｅ開口８・９スクレーパ１０前方排出装置１４円筒状ドラム（円筒体）１５スパイラルリフター（前送り部材）１７シュートＡ・Ｂトンネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/06 301 E21D 9/12

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】既存のトンネルの口径を拡げるための拡
幅用トンネル掘削機における掘削ずりの前方排出装置で
あって、掘削機本体の先端に回転可能に装備されるカッターヘッ
ドを中空構造にして、掘削ずりを内部に取り込み可能に
構成し、前記カッターヘッドの中心部に開口を設け、該開口に円
筒体を前方に張出させて一体回転可能に取り付けるとと
もに、前記円筒体内にスパイラルリフター、リボンスクリュー
などの前送り部材を固設し、円筒体内に取り込まれる掘
削ずりを、前記カッターヘッドの回転により円筒体の先
端から前方へ排出するようにしたことを特徴とする拡幅
用トンネル掘削機の掘削ずり前方排出装置。