JP3306709B2 - 横穴構築機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、地中にトンネル等の横坑を構築
したり或いは下水管きょを構築する場合に使用される横
坑構築機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、土圧式セミシールド
機，泥水加圧式セミシールド機及び泥濃式セミシールド
機等のセミシールド機ないしはこれらの機械を使用した
セミシールド工法や推進工法等の横穴構築工法は、適用
土質も広く、また操作性にも富んでいることから、地中
にトンネル等の横坑を構築したり下水管きょを構築する
場合に広く使用されている。そして、上記各横穴構築工
法の中で、例えば、土圧式セミシールド工法について説
明すると、この工法は、先導体として動力により駆動す
る掘削装置と、方向修正ジャッキ等が装備された掘進機
や掘進機本体により、地山の崩壊を防止しながら、推進
管を、推力伝達体として発進立坑内の推進管体後部に設
置したジャッキにより掘進する工法であり、こうした土
圧式セミシールド工法を行う場合に使用される土圧式セ
ミシールド機は、例えば、特開昭５７−１５７９７号公
報，特開昭５７−７４４９８号公報或いは特公昭６１−
２５８７９号公報において提案されている。これらの公
報に記載されている土圧式セミシールド機は、駆動モー
タにより回転駆動するとともに正面には複数のビットが
固定されてなるカッターヘッドと、このカッターヘッド
の背面側に形成された該カッターヘッドの背面側に形成
され該カッターヘッドの回転駆動により地盤が掘削され
て発生した土砂を外部に排出するスクリューコンベアー
等の排泥装置を備えているものであり、上記土砂は、こ
の排泥装置により外部に排出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうしたセ
ミシールド機を含めた横穴構築機により掘削する地盤に
は、大きな礫が混入している場合が多い。しかしなが
ら、こうした大きな礫が掘削機本体内に流入した場合に
は、排泥装置内に流入されない危険性が高いばかりでは
なく、一旦該排泥装置内に流入した後であっても、途中
で移動せず詰まってしまう場合がある。このように、一
度礫等の被掘削物が排泥管等のような排泥装置内で詰ま
って停止した場合には、横穴構築機の駆動を停止させ、
内部の礫等を除去する必要があることから、著しく工期
が延長されてしまうのが実情である。

【０００４】そこで、本発明は、上述した従来の横穴構
築機が有する課題を解決するために提案されたものであ
って、排泥装置として排泥管を使用して外部に土砂を排
出する場合であっても、該排泥管内の中途部で停止し詰
まってしまうおそれのない横穴構築機を提供することを
目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために提案されたものであって、第１の発明（請
求項１記載の発明）は、先端には駆動手段により回転し
土砂を掘削するカッターヘッドが形成されてなるととも
に円筒状に成形された掘削機本体と、この掘削機本体内
に形成され上記カッターヘッドにより掘削された土砂が
流入する土砂流入空間と、上記掘削機本体内に形成され
上記土砂流入空間の後方に設けられた該土砂流入空間と
連通してなるとともに、該円筒状に成形された掘削機本
体の内周面が構成要素となされた攪拌槽と、この攪拌槽
内に配設され該攪拌槽内に流入した土砂を駆動モータに
より攪拌する攪拌羽根と、上記攪拌槽内で攪拌された土
砂を外部に排出する排泥管と、を備え、上記カッターヘ
ッドにより掘削された土砂は上記攪拌槽で攪拌された後
に、排泥管を介して外部に排出されるよう構成されてな
ることを特徴とするものである。

【０００６】この第１の発明では、カッターヘッドによ
り掘削された土砂は、先ず、土砂流入空間内に流入し、
この後に攪拌槽内に流入し、そして、この攪拌槽内にお
いて駆動モータにより駆動する攪拌羽根により攪拌さ
れ、土砂は泥土とされてその後に排泥管を介して外部に
輩出される。したがって、排泥管内に流入する泥土は、
上記攪拌槽内でさらに細かくされて排泥管内に流入され
るので、排泥管内で停止し詰まる等の危険性を有効に回
避することができる。

【０００７】また、第２の発明（請求項２記載の発明）
は、上記第１の発明において、前記カッターヘッドを駆
動する駆動する駆動手段は、前記攪拌羽根を駆動する駆
動モータであることを特徴とするものである。

【０００８】この第２の発明では、カッターヘッドを駆
動する駆動手段は攪拌羽根を駆動する駆動モータと同じ
であることから、掘削機本体内の構成が簡素化されると
ともに、上記駆動モータとカッターヘッドとを接続する
ギアや該駆動モータと攪拌羽根とを接続するギアの構成
により、該カッターヘッドと攪拌羽根とを同一の回転速
度とすることができるとともに、異なる回転速度とする
ことも可能となる。

【０００９】また、第３の発明（請求項３記載の発明）
は、前記第１又は第２の発明において、前記攪拌槽に
は、加泥材を該攪拌槽内に注入する加泥材流入ポートが
形成され、攪拌槽内は土砂と加泥材とが混練された状態
で排泥管から外部に排出されるよう構成されてなること
を特徴とするものである。

【００１０】この第３の発明によれば、加泥材流入ポー
トから攪拌槽内に加泥材が注入され、加泥材と土砂とは
攪拌槽内で攪拌された後に、排泥管を介して外部に排出
されるので、一層排泥管の詰まりを防止することが可能
となる。

【００１１】また、第４の発明（請求項４記載の発明）
は、前記第１，第２，又は第３の発明において、前記カ
ッターヘッドの後方に形成された土砂流入空間内に加泥
材を注入する加泥材注入ポートが設けられてなることを
特徴とするものである。

【００１２】この第４の発明によれば、カッターヘッド
の後方に形成された泥土流入空間内に加泥材が注入され
た後にさらに攪拌槽内においても加泥材が注入されるこ
とから、より一層排泥管の詰まりを防止することが可能
となる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
る横穴構築機について、図面を参照しながら詳細に説明
する。なお、以下に説明する横穴構築機は、本発明を泥
濃式セミシールド機に適用したものである。

【００２０】この実施の形態に係る土圧式セミシールド
機１（以下、セミシールド機という。）は、図示しない
円筒状に成形された推進管の先端に設置されてなるもの
であって、図１に示すように、後方シールド筒２と、こ
の後方シールド筒２の先端に固定されてなる前方シール
ド筒３と、この前方シールド筒３の先端に固定されてな
るアウターコーン４と、このアウターコーン４の内側に
回動可能に配設されてなるインナーコーン５と、このイ
ンナーコーン５の先端に固定されてなるカッターヘッド
６とを備えている。なお、上記カッターヘッド６から後
方シールド筒２は、本発明を構成する掘削機本体であ
る。

【００２１】上記カッターヘッド６は、後述する駆動モ
ータに接続されてなる駆動シャフト８の先端と固定され
ており、先端（正面）には、多数のカッタービット７が
固定されている。このセミシールド機１は、これらのカ
ッタービット７により地中を掘削する。なお、このカッ
ターヘッド６の背面には、背面側ビット６ａが形成され
ている。また、このカッターヘッド６には、図示しない
開口が形成され、上記カッタービット７により掘削され
た土砂は、これらの開口から、該カッターヘッド６の背
面側、すなわち、アウターコーン４とインナーコーン５
との間に流入される。なお、上記カッターヘッド６の背
面側は、本発明を構成する土砂流入空間である。そし
て、このアウターコーン４の外径は、上記前方シールド
筒３と同一の径とされ、内周面は、先端側から後端側に
亘って徐々に縮径されており、所謂すり鉢状に成形され
ている。また、上記インナーコーン５は、中心位置にお
いて上記駆動シャフト８の先端側に固定されてなるもの
であり、先端側から後端側にかけて徐々に太径とされて
いる。したがって、上記カッターヘッド６に形成された
開口から、アウターコーン４とインナーコーン５との間
に流入した土砂は、該アウターコーン４とインナーコー
ン５との徐々に狭くされた間に流入される。なお、上記
アウターコーン４の内周面とインナーコーン５の外周面
には、それぞれ多数の凸部４ａ，５ａが形成され、上記
背面側ビット６ａの回転と合俟って、流入した土砂内に
大きな礫が含まれている場合には、細かくされる。

【００２２】そして、上記アウターコーン４とインナー
コーン５との間を通った土砂は、上記前方シールド筒３
内に流入する。この前方シールド筒３内の中心には、上
記駆動シャフト８の基端側が軸受９により支持されてお
り、この軸受９は、該前方シールド筒３の内周から中心
方向に亘って形成された第１及び第２の円盤部１０，１
１により支持されている。上記第１の円盤部１０は、こ
の前方シールド筒３の先端側中途部に形成され、第２の
円盤部１１は、該前方シールド筒３の後端側中途部に形
成されている。そして、これら第１及び第２の円盤部１
０，１１のそれぞれには、図示しない円形状の開口が二
つ形成されている。したがって、上記アウターコーン４
とインナーコーン５との間を通った土砂は、これらの開
口を通って、このセミシールド機１の後方に移動する。

【００２３】また、上記前方シールド筒３内であって、
上記第２の円盤部１１の後方には、本発明を構成する攪
拌槽１２が形成されている。この攪拌槽１２は、上記第
２の円盤部１１の背面と、前方シールド筒３の内周面
と、該前方シールド筒３の後端と後方シールド筒２の先
端側とを仕切る隔壁１３とにより閉塞された部位であ
る。そして、この攪拌槽１２内には、攪拌装置１４が設
けられている。この攪拌装置１４は、中心において上記
駆動シャフト８の基端とこの駆動シャフト８に接続され
た減速機１５の先端とに固定された回転部材１６と、こ
の回転部材１６の外周に形成された攪拌羽根１７とから
構成されている。したがって、上記第２の円盤部１１に
形成された二つの開口から上記攪拌槽１２内に流入した
土砂は、後述する駆動モータの回転駆動力により、上記
攪拌装置１４が回転し、この回転力により泥土はさらに
細かくされると同時に塑性流動化される。

【００２４】そして、上記隔壁１３には、二つの図示し
ない開口が形成され、この開口には排泥管１８の先端が
固定されている。この排泥管１８は、図２に示すよう
に、上記隔壁１３に形成された二つの開口に接続された
分岐管１８ａと、これらの分岐管１８ａが接続されれ後
端側は、図示しない地表まで設置されてなる排泥管本体
１８ｂとから構成されている。なお、図２に示すよう
に、上記排泥管本体１８ｂの先端側には、ピンチバルブ
１９が配設されている。また、上記後方シールド筒２内
であって、上記隔壁１３の後方には、図１に示すよう
に、駆動モータ２０が配設され、この駆動モータ２０の
先端には前記減速機１５が配設され、この減速機１５に
は、前記駆動シャフト８が固定されている。また、上記
後方シールド筒２内には、三つの方向修正ジャッキ２
１，２２，２３（図３参照）が配設されている。なお、
このセミシールド機１の後方には、図示しない推進用の
ジャッキが設けられ、この推進用のジャッキの推力によ
り、該セミシールド機１及びこのセミシールド機１に後
続する図示しないシールド管を含めた全体が、上記方向
修正ジャッキ２１，２２，２３により予め設計された方
向に修正しながら推進するように構成されている。

【００２５】したがって、この実施の形態に係るセミシ
ールド機１では、上記駆動モータ１８の回転駆動力によ
りカッターヘッド６が回転し、このカッターヘッド６の
回転によりカッタービット７が地中を掘削する。こうし
て掘削された土砂は、カッターヘッド６に形成された開
口を通過して、前記アウターコーン４とインナーコーン
５との間に流入し、大きな礫等は、該インナーコーン５
の回転により細かくされ、上記前方シールド筒３内に流
入し、さらに上記攪拌槽１２内に流入する。この攪拌槽
１２内では、上記攪拌装置１４を構成する攪拌羽根１７
によりさらに細かくされ、その後に上記分岐管１８ａ内
から分岐管本体１８ｂ内に流入して外部に流出される。

【００２６】そして、さらに本実施の形態に係るセミシ
ールド機１においては、図４に示すように、加泥材注入
路２５が形成されている。この加泥材注入路２５は、地
上に設けられた図示しない加泥材注入装置に基端が接続
されてなる主要管路２６と、この主要管路２６の先端に
設けられた分流器２７と、この分流器２７と、この分流
器２７に基端が接続され先端は上記攪拌槽１２内に連通
してなる第１の分岐管路２８と、上記分流器２７に基端
が接続され先端は上記アウターコーン４の内周面に連通
してなる第２の分岐管路２９とから構成されている。上
記第１の分岐管路２８の先端は、上記隔壁１３内に形成
された第１の加泥材流入ポート１３ａに挿通され、上記
第２の分岐管路２９は、後方シールド筒２内から前方シ
ールド筒３内を通って、アウターコーン４の背面から内
周面に亘って形成された第２の加泥材流入ポート４ｂに
挿通されている。

【００２７】したがって、この実施の形態に係るセミシ
ールド機１では、土砂は、カッターヘッド６に形成され
た開口を通過して、前記アウターコーン４とインナーコ
ーン５との間に流入し、該インナーコーン５の回転によ
り細かくされる時点において、上記第２の加泥材流入ポ
ート４ｂから流入した加泥材と混合され（第１回目の加
泥材注入工程）、さらに、攪拌槽１２内においては、上
記第１の加泥材流入ポート１３ａから流入した加泥材と
攪拌され（第２回目の加泥材注入工程）た状態で上記分
岐管１８ａ内から分岐管本体１８ｂ内に流入して外部に
流出される。したがって、このセミシールド機１によれ
ば、第１回目と第２回目の加泥材注入工程により、排泥
管１７内の詰まりを一層防止することができる。

【００２８】なお、上記実施の形態においては、本発明
を泥濃式セミシールド機に適用したものを説明したが、
本発明は、泥水加圧式セミシールド機や土圧式セミシー
ルド機に適用したものであっても良い。

【００２９】また、上記実施の形態に係るセミシールド
機１では、先端に形成されたカッターヘッド６に関し、
多数のカッタービット７を固定させ、これらのカッター
ビット７により地中を掘削するタイプのセミシールド機
１を図示して説明したが、本発明に係るカッターヘッド
は、必ずしもこうしたタイプのカッターヘッドである必
要はなく、例えば、図示しないローラビットが回転可能
に配設され、これらのローラビットにより地中を掘削す
るよう構成されたものであっても良い。

【００３０】

【発明の効果】前述した本発明の実施の形態の説明から
も明らかなように、本発明（請求項１記載の発明）で
は、カッターヘッドにより掘削された土砂は、先ず、土
砂流入空間内に流入し、この後に攪拌槽内に流入し、そ
して、この攪拌槽内において駆動モータにより駆動する
攪拌羽根により攪拌され、土砂は泥土とされてその後に
排泥管を介して外部に輩出される。したがって、排泥管
内に流入する泥土は、上記攪拌槽内でさらに細かくされ
て排泥管内に流入されるので、排泥管内で停止し詰まる
等の危険性を有効に回避することができる。

【００３１】また、第２の発明（請求項２記載の発明）
では、カッターヘッドを駆動する駆動手段は攪拌羽根を
駆動する駆動モータと同じであることから、掘削機本体
内の構成が簡素化されるとともに、上記駆動モータとカ
ッターヘッドとを接続するギアや該駆動モータと攪拌羽
根とを接続するギアの構成により、該カッターヘッドと
攪拌羽根とを同一の回転速度とすることができるととも
に、異なる回転速度とすることも可能となる。

【００３２】また、第３の発明（請求項３記載の発明）
によれば、加泥材流入ポートから攪拌槽内に加泥材が注
入され、加泥材と土砂とは攪拌槽内で攪拌された後に、
排泥管を介して外部に排出されるので、一層排泥管の詰
まりを防止することが可能となる。

【００３３】また、第４の発明（請求項４記載の発明）
によれば、カッターヘッドの後方に形成された泥土流入
空間内に加泥材が注入された後にさらに攪拌槽内におい
ても加泥材が注入されることから、より一層排泥管の詰
まりを防止することが可能となる。

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る泥濃式セミシール
ドの先端側の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る泥濃式セミシール
ドの後端側の構成を示す断面図である。

【図３】排泥管の配設位置を示す断面図である。

【図４】加泥材注入路の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 泥濃式セミシールド機 ２ 後方シールド筒 ３ 前方シールド筒 ６ カッターヘッド １２ 攪拌槽 １７ 攪拌羽根 １８ 排泥管 ２０ 駆動モータ ２５ 加泥材注入路 ２８ 第１の分岐管路 ２９ 第２の分岐管路

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端には駆動手段により回転し土砂を掘
   削するカッターヘッドが形成されてなるとともに円筒状
   に成形された掘削機本体と、 この掘削機本体内に形成され上記カッターヘッドにより
   掘削された土砂が流入する土砂流入空間と、 上記掘削機本体内に形成され上記土砂流入空間の後方に
   設けられた該土砂流入空間と連通してなるとともに、該
   円筒状に成形された掘削機本体の内周面が構成要素とな
   された攪拌槽と、 この攪拌槽内に配設され該攪拌槽内に流入した土砂を駆
   動モータにより攪拌する攪拌羽根と、 上記攪拌槽内で攪拌された土砂を外部に排出する排泥管
   と、 を備え、上記カッターヘッドにより掘削された土砂は上
   記攪拌槽で攪拌された後に、排泥管を介して外部に排出
   されるよう構成されてなることを特徴とする横穴構築
   機。
2. 【請求項２】 前記カッターヘッドを駆動する駆動する
   駆動手段は、前記攪拌羽根を駆動する駆動モータである
   ことを特徴とする請求項１記載の横穴構築機。
3. 【請求項３】 前記攪拌槽には、加泥材を該攪拌槽内に
   注入する加泥材流入ポートが形成され、攪拌槽内は土砂
   と加泥材とが混練された状態で排泥管から外部に排出さ
   れるよう構成されてなることを特徴とする請求項１又は
   ２記載の横穴構築機。
4. 【請求項４】 前記カッターヘッドの後方に形成された
   土砂流入空間内に加泥材を注入する加泥材注入ポートが
   設けられてなることを特徴とする請求項１，２又は３記
   載の横穴構築機。