JP4039989B2

JP4039989B2 - Discharge method of excavation gap in downward excavator

Info

Publication number: JP4039989B2
Application number: JP2003201632A
Authority: JP
Inventors: 隆義中山; 直則星野; 哲哉横山; 直樹井上
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: JP2005042355A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地下に水力発電所の水圧管路や石油貯蔵所や放射性廃棄物の貯留所等の地下構造物を築造する際に、所定の深さまで下方に向かってトンネルを掘削する下向き掘削機において、掘削したズリを上方に排出するズリの排出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、下方から上方に向けてトンネルを掘削することが行われているが、予め、計画トンネルの下部に発進用のトンネルを築造しておく必要がある。このため、近年、岩盤トンネル掘削機（ＴＢＭ）を用いてこのトンネル掘削機のカッタ板を下方に向けた状態にして立坑あるいは斜坑を掘削することが検討されている。
【０００３】
このトンネル掘削機は、ケーシングに外方に向けて装着されているグリッパを坑壁に圧着させることにより掘削機本体を保持すると共にカッタ板を掘削地盤に押し付けながら、該カッタ板によって下方の地盤を掘削し、掘削したズリを掘削地盤側に供給する供給水と共にズリ揚げ管を通じて上方に吸い上げて排出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−６３７９８号公報（第２〜３頁、第１図）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カッタ板によって掘削されたズリが粒状の小径ズリである場合には、ズリ揚げ管内がズリにより閉塞されることなく吸引ポンプの作動により該ズリ揚げ管を通じて掘削ズリを上方に吸引、排出することができるが、大割れした塊状のズリや片状のズリが混在していると、ズリ揚げ管内にこれらの大形ズリによる詰まりが発生してズリの排出ができなくなるばかりでなく、ズリ揚げ管内が詰まった状態でさらに吸引ポンプの作動を続行させていると、該吸引ポンプの駆動モータが過負荷により故障する虞れがあり、また、立坑の掘削作業が能率よく行うことができなくなるという問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、掘削ズリを吸引、排出する吸込管が掘削ズリによって詰まった時に、直ちにその詰まりを検出して解消することができる下向き掘削機における掘削ズリの排出方法を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の下向き掘削機における掘削ズリの排出方法は、請求項１に記載したように、掘削機の筒状胴体の下端に配設したカッタ板を下向きにして地盤を下方に掘削し、掘削したズリをカッタ板の背面上のズリ滞留部に取り込むと共にこのズリ滞留部に吸込口を臨ませている吸込管の吸引力により上記ズリ滞留部上の掘削ズリを吸引して上方に排出する掘削ズリの排出方法において、上記ズリ滞留部に一定量の水を供給しながら掘削すると共に上記カッタカッタ板の背面上方にズリ滞留部の水位を検出する水位センサを装着してあり、上記吸込口に掘削ズリが詰まった時に上昇するズリ滞留部の水位を該水位センサによって検知させてこの水位センサで検出した水位が一定量上昇した時に吸込口内に詰まっている掘削ズリを排除することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、掘削機の筒状胴体の下端に配設したカッタ板を下向きにして地盤を下方に掘削し、掘削したズリをカッタ板の背面上のズリ滞留部に取り込むと共にこのズリ滞留部に吸込口を臨ませている吸込管の吸引力により上記ズリ滞留部上の掘削ズリを吸引して上方に排出する掘削ズリの排出方法において、上記吸込口より上流の吸込管に逃し弁を装着しておき、吸込口に掘削ズリが詰まった時にセンサによりその詰まりを検知して上記逃し弁を開けることにより吸込口に詰まっている掘削ズリを排除することを特徴とする。
【０００９】
【作用】
下向き掘削機のカッタ板におけるカッタビットを突設している前面を下向きに向けた状態にしてこのカッタ板を回転させながら下向き掘削機を垂直下方に推進させることにより、岩盤地山等の地盤を切り下げ掘削していく。カッタビットによって掘削されたズリは、カッタ板の回転に従ってズリ取込み開口部を通じてカッタ板の背面上のズリ滞留部に取り込まれる。このズリ滞留部には給水管を通じて水が供給されてあり、ズリ滞留部に取り込まれた掘削ズリは、吸込口を水中に没入させている吸込管によって水と共に吸入、排除される。この際、排出される水の量に応じて上記給水管からズリ取込部に給水して一定の水位を保持する。
【００１０】
このように、ズリ取込み開口部からカッタ板の背面上のズリ滞留部に取り込まれたズリを吸込管を通じて水と共に吸引排出中において、塊状の大形ズリなどが吸込口内に吸入されて該吸込口が詰まった時に、その詰まりをセンサによって検出する。
【００１１】
そして、このセンサによって吸込口の詰まり、即ち、吸込口が閉塞したことを検出すると、この吸込管に吸込力を発生させているポンプに該センサから電気的信号を発してポンプを自動的に停止させる。そうすると、吸込管内の吸込力が解除されるので、詰まっている掘削ズリは自重により吸込口から下方に落下、排除される。しかるのち、再び、ポンプを作動させて吸込管によりズリ滞留部上の掘削ズリを上方に吸引、排出する。
【００１２】
この際、吸込管の吸込口にバイブレータを装着しておき、吸込口が詰まった時に上記センサからの信号によってこのバイブレータを作動させるように構成しておいてもよく、このように構成しておくと、吸込管に吸込力を発生させている上記ポンプを停止させることなく、バイブレータの振動によって吸込口内に詰まっている掘削ズリを弛緩させて自動的に且つ確実に吸込口の詰まりを解消することができる。なお、上記のように、センサからの電気的信号によってポンプを停止させる場合には、給水管からの給水も同時にセンサからの電気的信号によって停止させる。
【００１３】
また、吸込口内に詰まった掘削ズリを排除する別な手段としては、吸込口より上流の吸込管に逃し弁を装着しておき、該逃し弁を開けることにより行うこともできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１は下向き掘削機の簡略縦断面図であって、この下向き掘削機の本体である筒状胴体11は垂直状に配設されてその下端開口部にカッタ板１を回転自在に支持している。このカッタ板１は図２、図３に示すように、その回転中心部から外周端に向かって複数本のスポーク1a、1a、1a・・を周方向に一定の角度間隔毎に放射状に設けて隣接するスポーク1a、1a間に切羽面Ａに面している前面（下面）から機内に連通するズリ取込み開口部２を形成している。なお、上記全てのスポーク1aの外周端面はカッタ板１の外周縁部を形成しているリング部材1bに、周方向に一定間隔毎に一体に固着している。
【００１５】
上記全てのスポーク1aには、長さ方向に一定間隔毎にローラビットからなるカッタビット３を装着していると共にリング部材1bにもスポーク1aの外端取付部分にローラビットからなるカッタビット３を装着している。これらのカッタビット３は、その外周部の一部をスポーク1aやリング部材1bの下面、即ち、切羽面Ａに面しているカッタ板１の下面（前面）から下方に突出させた状態にして岩盤を切削するように構成している。なお、カッタビット３が上述したようにローラビットからなる場合には、その回転方向をカッタ板１の回転方向と一致するようにスポーク1aやリング部材1bに軸支させているが、ローラビット以外の掘削ビットをカッタ板１の下面から下方に突設しておいてもよい。
【００１６】
さらに、上記各ズリ取込み開口部２におけるカッタ板１の回転方向に面した側端縁、即ち、各スポーク1aにおけるカッタ板１の回転方向に面した側端縁に、カッタ板１によって掘削されるズリをカッタ板１の回転に従って該カッタ板１の外周端側から内周端側に向かって掻き寄せながら上記ズリ取込み開口部２を通じてカッタ板１の背面側、即ち、機内に面した上面側に掻き上げるスクレーパ４を取付けている。
【００１７】
このように、カッタ板１の回転に従ってスクレーパ４により掘削ズリをカッタ板１の外周端側から内周端側に向かって掻き寄せながら機内、即ち、カッタ板１の背面上に掻き上げるように構成するには、上記各スポーク1aにおけるカッタ板１の回転方向に面した側端縁を、カッタ板１の上記回転中心部に連設している内周端からリング部材1bに連設している外周端に向かってカッタ板１の回転方向に傾斜させ、この傾斜側端縁に沿って長方形板状に形成されているスクレーパ４の幅方向の上半部を固着し、且つ、切羽面Ａ側に向かって突設している下端縁部から上端縁部に向かってズリを機内に掻き入れる方向、即ち、カッタ板１の回転方向に対して逆方向に傾斜させた構造としている。
【００１８】
上記各スポーク1aは、カッタ板１の回転中心部から外周端に向かって水平状に突設させることによりカッタ板１を円形平板形状に形成しておいてもよく、また、カッタ板１の回転中心部から外周端に向かって緩やかな円弧状に湾曲させて下向きドーム形状のカッタ板１に形成しておいてもよいが、図１に示すカッタ板１においては、各スポーク1aをカッタ板１の回転中心部である中央部から外周端に向かって上方に向かって緩やかに傾斜させて、カッタ板１をその回転中心部である平坦な中央部から外周端に向かって斜め上方に傾斜した逆截頭円錐形状に形成し、その背面（上面）における中央部を掘削ズリの滞留部５に形成していると共に該滞留部５の平坦な前面（下面）にセンタービットとして複数個のローラビットからなるカッタビット3aを装着している。
【００１９】
また、上記滞留部５の上方、即ち、トンネル掘削機における上記筒状胴体11の中心部には垂直な小径筒体17が配設されてあり、この小径筒体17の下端部を、筒状胴体11の下端部に外周端を一体に固着している隔壁12の中心部に貫通状態で支持させて、この小径筒体17を該隔壁12の中心部から上方に立設させている。そして、この小径筒体17内には一本のズリ吸込管６と、第１、第２高圧水供給管7A、7Bと、給水管８と、空気導入管25（図４に示す）とが配設されてあり、ズリ吸込管６と給水管８とは、その下端部を小径筒体17の開口下端から下方に突出させていてその下端開口部を上記カッタ板１の背面中央部上の滞留部５上に臨ませている。
【００２０】
一方、上記第１高圧水供給管7Aの下端部は図４に示すように、Ｕ字状に屈曲してその先端（上端）開口部をズリ吸込管６の下端部に連結、連通させ、この第１高圧水供給管7Aからズリ吸込管６の下端部内に上方に向かう高圧水を噴出させてその噴出によるエゼクタ作用によりズリ吸込管６の下端部内に吸引力を発生させ、上記滞留部５上に体積している掘削ズリを水と共に吸入して下向き掘削機の上方の適所に設置している貯留タンク（図示せず）に排出するズリ排出手段を構成している。
【００２１】
詳しくは、このズリ排出手段は、ズリ吸込管６の下端部を傾斜管部6aを介して垂直な吸込口6bに形成し、この傾斜管部6aの上端部に上記第１高圧水供給管7Aの上端部を垂直上方に向けた状態に連通させてその上端部内に装着している高圧水噴射ノズル7aを傾斜管部6aの上端から垂直なズリ吸込管６の下端部内に臨ませていると共に空気導入管25の下端部を高圧水噴射ノズル7aの開口端側の管部に連結、連通させてあり、この第１高圧水供給管7Aの管路中に高圧ポンプ26を配設してなるものである。
【００２２】
さらに、上記ズリ吸入管６の吸込口6bの吸引力が所定の圧力となるように上記高圧ポンプ26の回転速度を電気的に制御し、且つ、ズリ吸込管６の吸込口6bが塊状の大きなズリ等によって詰まった場合、即ち、閉塞した場合、その詰まりを検出するセンサが設けられている。
【００２３】
図４は上記検出センサとして圧力センサ9Aを採用しているもので、この圧力センサ9Aをズリ吸込管６における吸込口6bよりも上方で且つ上記高圧水噴射ノズル7aからの高圧水が噴射するズリ排出管６の垂直な管部よりも下方における下端部、即ち、図においては傾斜管部6aに装着してあり、該圧力センサ9Aにより掘削ズリを排出中の吸込管６の下端部内の圧力を検出し、吸込口6bが掘削ズリによって詰まった時に低下する吸込管６内の圧力が一定圧以下まで低下した時に、この圧力センサ9Aから上記高圧ポンプ26に、これらの圧力センサ9Aと上記高圧ポンプ26とを電気的に接続している制御回路31を通じて信号を発してエゼクタ作用によりズリ吸込管６に吸込力を発生させている高圧ポンプ26の作動を停止させるように構成している。
【００２４】
なお、この圧力センサ9Aに代えて、ズリ吸込管６の下端部に該ズリ吸込管６の音圧を検出する音圧センサ9Bを装着し、ズリ吸込管６内に掘削ズリが詰まった時に変化する吸込管６の音圧を検出した時に上記同様に電気的制御回路31を通じて高圧ポンプ26に信号を発して該高圧ポンプ26の作動を停止させるように構成しておいてもよい。
【００２５】
さらに、上記圧力センサ9Aや音圧センサ9Bに代えて、カッタ板１の上方の不動部にズリ滞留部５の水位を検出する水位センサ（図示せず）を装着しておき、ズリ吸込管６内に掘削ズリが詰まった時に上昇するズリ滞留部５の水位の検出により上記同様に電気的制御回路を通じて高圧ポンプ26に信号を発して該高圧ポンプ26を停止させるように構成しておいてもよい。
【００２６】
また、図５に示す掘削ズリの排出装置は、ズリ吸込管６の吸込口6bにバイブレータ29を装着すると共にこのバイブレータ29と、ズリ吸込管６の下端部（傾斜管部6a）に装着している上記圧力センサ9Aや音圧センサ9B、又は、カッタ板１の上方に装着している水位センサ（図示せず）とを電気的制御回路32を通じて接続しておき、ズリ吸込管６の吸込口6bに掘削ズリが詰まった時に、その詰まりを上記同様にこれらのセンサによって検出して上記バイブレータ29を起動させ、吸込口6b内の掘削ズリによる詰まりをそのバイブレータ29の振動力により弛緩して解消するように構成している。
【００２７】
この場合、上記高圧ポンプ26を停止させることなくバイブレータ29の作動によってズリ吸込管６の吸込口6b内を閉塞しているズリをその振動力により弛緩し、高圧ポンプ26の作動よって発生しているズリ吸込管６内の吸込力よって上記弛緩したズリを吸引、排除するように構成しておいてもよく、或いは、上記図４、図５に示した構成を併用してズリ吸込管６の吸込口6bを解消するように構成しておいてもよい。
【００２８】
即ち、ズリ吸込管６の下端部に装着している上記圧力センサ9Aや音圧センサ9B、又は、カッタ板１の上方に装着している水位センサ（図示せず）を電気的制御回路を通じて高圧ポンプ26及びバイブレータ29に接続しておき、ズリ吸込管６の吸込口6bに掘削ズリが詰まった時に、その詰まりを上記同様にこれらのセンサによって検出して高圧ポンプ26の作動を停止させると共に上記バイブレータ29を起動させて吸込口6b内の掘削ズリによる詰まりをそのバイブレータ29の振動力により弛緩して解消するように構成しておいてもよい。
【００２９】
一方、上記第２高圧水供給管7Bの下端部は図１に示すように、カッタ板１の回転中心線上に配設されたロータリージョイント30を介してカッタ板１と一体に回転するように構成していると共にその下端部を数本の噴射ノズル7b1 、7b2 、7b3 に分岐させて、これらの噴射ノズル7b1 、7b2 、7b3 を図２に示すようにカッタ板１の中央部の上記滞留部５を貫通させてこの滞留部５の前面（下面）から下方に突出させ、且つそれぞれの噴射口を滞留部５の前面（下面）に沿って滞留部５から突出している上記カッタビット3aに対向させてあり、これらの噴射ノズル7b1 〜7b3 から噴射する高圧水によって、カッタビット3aにより掘削されたズリを滞留部５の前面（下面）に沿ってズリ取込み開口部２或いはスクレーパ４の内端部にまで送り込むように構成している。
【００３０】
また、カッタ板１を構成している上記各スポーク1aの背面には、図３に示すように、上記スクレーパ４を装着している一側端縁に対して反対側の他側端縁に沿って一定高さのズリガイド33を突設してあり、このズリガイド33の外端部をスクレーパ４を装着させている上記一側端縁の外端部に向かって円弧状に湾曲させてスポーク1aの外周端上を幅方向に横断し、その外端をスクレーパ４の外周端面に当接させている。従って、スクレーパ４によりカッタ板１内に掻き上げられたズリをこのズリガイド33によってズリ取込み開口部２から再び切羽面Ａ側に落下するのを阻止しながらスポーク1aの背面上（上面上）を上記滞留部５に向かって寄せ集めることができるように形成している。
【００３１】
さらに、カッタ板１の背面における外周端部の上方に図１、図３に示すように噴射口をカッタ板１の外周端側から滞留部５に向けて開口させている噴射ノズル10を配設してあり、この噴射ノズル10から高圧水を該カッタ板１の背面上に沿って外周端側から上記滞留部５に向かって噴射させてカッタ板１の背面上の掘削ズリをカッタ板１の滞留部５に押し進めるように構成している。このような噴射ノズル10は、カッタ板１が小径の場合には該カッタ板１の背面における外周端部の上方にのみ配設しておいてもよいが、カッタ板１が大径の場合には、この噴射ノズル10を外側噴射ノズルとし、カッタ板１の半径方向の中間部上方にも内側噴射ノズル10' としてその噴射口を滞留部５に向けて開口させた状態にして配設している。
【００３２】
これらの噴射ノズル10、10' は、カッタ板１の上方において、カッタ板１と一体的に回転することのない不動部に配設されている。具体的には、カッタ板１の中央部の上方から半径方向に突設している固定フレーム24の外端部と中間部とにそれぞれ固定的に装着されてあり、さらに、カッタ板１の回転方向に対して外側の噴射ノズル10からの高圧水がカッタ板１の背面に取り込まれた掘削ズリに先に作用するように、内側噴射ノズル10' を外側噴射ノズル10から一つのズリ取込み開口部２を介して斜め内方位置に配設している。
【００３３】
また、ズリ吸込管６の下端部には上記固定フレーム24がカッタ板１の回転中心部の上方から外周端に向かって水平状に突設していて、この固定フレーム24の突出端部である外端部に上記外側噴射ノズル10を、長さ方向の中間部に上記内側噴射ノズル10' を支杆24a を介して取り付けられている。
【００３４】
そして、これらの内外噴射ノズル10、10' は上記筒状胴体11の中心部の上記垂直な小径筒体17内に配設している高圧水圧送管34、35の下端に連結、連通して、上記第１、第２高圧水供給管7A、7Bと同様に、小径筒体17内を通じてトンネル掘削機の上方の適所に設置している給水槽（図示せず）に高圧ポンプ（図示せず）を介して接続している。
【００３５】
カッタ板１を下端開口部に回転自在に配設している下向き掘削機の上記筒状胴体11は、図１に示すように互いに屈折自在に連結した下側胴体11a と上側胴体11b とからなり、下側胴体11a に隔壁12を設けてこの隔壁12の下面に下方に向けて突設している固定円筒壁体13の下端部内周面に上記カッタ板１の外周端から内周に向かって突設している複数本のアーム部材1cの内端に固着した環部材1dを回転自在に支持させ、この環部材1dの内周面に形成している内歯車14に、隔壁12の上面に設置している駆動モータ15の回転軸に固着したピニオン16を噛合させて、駆動モータ15によりカッタ板１を回転させるように構成している。
【００３６】
さらに、下側胴体11a の下端部と上側胴体11b には掘削地盤に圧着して下向き掘削機を支持する複数個のフロントグリッパ18とリアグリッパ19を配設してあり、これらのグリッパ18、19はそれぞれ油圧ジャッキによって内外径方向に伸縮して掘削地盤に対して圧着、離脱するように構成していると共に、上側胴体11b の内周面には、周方向に一定間隔毎に複数本の推進ジャッキ20を装着し、これらの推進ジャッキ20のロッドを上側胴体11b の上端から上方に向かって伸縮自在にして掘削された立坑Ｔの内周面に施工される覆工セグメントＳの下端面に当接させ、該セグメントＳに推進反力を支持させるように構成している。
【００３７】
また、上側胴体11b の長さ方向の中間部に中間隔壁21を張設してあり、この中間隔壁21と下側胴体11a の上記隔壁12とを複数本の調節ジャッキ22によって連結してこれらの調節ジャッキ22の作動により下側胴体11a を上側胴体11b に対してその掘り下げ方向の向きを調整できるようにしている。図中、23は上側胴体11b の上端開口部側に配設したエレクタである。
【００３８】
以上のように構成した下向き掘削機によって立坑Ｔを垂直状に掘り下げていくには、フロントグリッパ18とリアグリッパ19との少なくとも一方を立坑Ｔの掘削壁面に摺動可能に押し付けて下向き掘削機が下動可能に支持した状態にして、駆動モータ15によりカッタ板１を回転させると共に既に施工している覆工セグメントＳに推進ジャッキ20の推進反力を支持させてこれらの推進ジャッキ20のロッドを伸長させる。
【００３９】
この推進ジャッキ20の伸長によって下向き掘削機を垂直下方に推進させると、カッタ板１は切羽面Ａに押し付けた状態で回転しながらその回転中心部から放射状に突設している複数本のスポーク1aに装着したカッタビット３により切羽の岩盤を切り下げ掘削していく。このカッタビット３によって掘削されたズリは、カッタ板１を構成している各スポーク1aの側端縁から突設したスクレーパ４によってズリ取込み開口部２を通じてカッタ板１の背面側、即ち、上面側に掻き上げられる。
【００４０】
また、カッタ板１の回転中心部である平坦な前面（下面）中央部に突設しているカッタビット3aによって掘削されたズリは、カッタ板１の回転にもかかわらず、このままでは切羽面Ａとカッタ板１の平坦な下面中央部との間に介在、残留してカッタビット3aによる切羽面Ａの掘削を阻害すると共に該カッタビット3aがこのズリを二次破砕することになって短期間で破損や欠損が生じる虞れがあるが、上述したようにこのカッタ板１の中央部から第２圧力水供給管7Bの噴射ノズル7b1 〜7b3 が下面にまで貫通、突出していて、これらの噴射ノズル7b1 〜7b3 を上記カッタビット3aに対向させてカッタ板１の中央部下面に沿って前後左右方向に向けているので、カッタビット3aにより掘削されたズリは、これらの噴射ノズル7b1 〜7b3 から噴射する高圧水によってスクレーパ４の内端部側に向かって外方に押し進められ、上記カッタビット３によって掘削されたズリと共にズリ取込み開口部２からカッタ板１の上面に送り込まれる。
【００４１】
さらに、カッタ板１の上面に送り込まれた掘削ズリは、各スポーク1aにおける上記スクレーパ４を装着した側端縁と反対側の他側端縁に沿って突設しているズリガイド33により、ズリをズリ取込み開口部２から再び切羽面Ａ側に落下するのを阻止しながら、カッタ板１の外周端部と半径方向の中間部との上方の不動部に配設している内外噴射ノズル10、10' からの噴出高圧水によってズリガイド33に沿ってカッタ板１の回転中心部である中央部上の滞留部５に押し進め、該滞留部５上に集積させる。
【００４２】
この際、図３において、カッタ板１が矢印方向に回転すると、内側噴射ノズル10’の下方を通過したカッタ板１の上面部分が外側噴射ノズル10に達するまでにズリ取込み開口部２を通じて該上面にズリが取り込まれ、外側噴射ノズル10の下方を通過する時に、該外側噴射ノズル10から噴射する高圧水の噴射圧によってその上面に堆積しているズリが滞留部５側に向かって押し動かされたのち、内側噴射ノズル10' の下方に達して該内側噴射ノズル10' から噴射する高圧水の噴射圧により、さらに集中的に勢いよくカッタ板１の中心部に向かって押し進められ、滞留部５上に円滑且つ確実に集積するものである。
【００４３】
滞留部５内には給水管８からの給水や上記内外噴射ノズル10、10' からの給水によって所定高さまで水が滞留されていて掘削ズリを混在させてあり、下端吸込口6bを水中に没入させているズリ吸込管６に掘削ズリが上記給水管10と内外噴射ノズル10、10' からの給水との給水量の和に応じた量の水と共に吸入されて上方に排出される。即ち、第１高圧水供給管7A中に配設している高圧ポンプ26の作動によって高圧水が噴射ノズル7aからズリ吸込管６の下端部内に上方に向かって噴射し、この噴射によってズリ吸込管６の下端部内に負圧が発生して滞留部５上に集積している掘削ズリが水と共にズリ吸込管６の下端吸込口6bから吸い上げられる。
【００４４】
この際、噴射ノズル7aから噴射する高圧水に空気導入管25からの空気が導入、混合されるので、噴射ノズル7aからズリ吸込管６内に噴射する高圧水の流速が高速化され、ズリ吸込管６の吸込口6bに大きな吸引力が発生して掘削ズリを水と共に円滑且つ確実に吸込口6b内に吸い込んでこのズリ吸込管６内を通じて上方に搬出される。
【００４５】
このように、第１高圧水供給管7Aの噴射ノズル7aから噴射する高圧水によってズリ吸引管６の吸込口6bを吸引力を発生させ、該吸込口6bを通じて滞留部５上の掘削ズリを水と共に吸引、排出している際に、塊状のズリや大形片状のズリの混在、吸入によって吸込口6bが閉塞、即ち、詰まりが生じると、ズリ吸込管６の下端部内の圧力が低下すると共に該吸込６の下端部が異常音を発し、さらに、吸込6bからの掘削ズリの吸引、排出時に一定の高さを保持していたズリ滞留部５の水位が上昇することになる。
【００４６】
そして、予め、ズリ吸込管６の下端部に装着しておいた上記圧力センサ9Aか音圧センサ9B、又は、カッタ板１の上方に配設しておいた水位センサのいずれかのセンサによって吸込管６の吸込口6bにズリが詰まったことを検出し、上述したように高圧ポンプ26に信号を発して該高圧ポンプ26を停止させると共に給水管８からの滞留部５への給水を停止させると、吸込管６内の吸込力が解除されるので、詰まっている掘削ズリは自重により吸込口から滞留部５に落下、排除される。しかるのち、再び、高圧ポンプ26を作動させる。この高圧ポンプ26の再起動は、一定時間（例えば３秒）だけ停止させ、その後、自動的に再起動させてその結果、上記圧力センサ9Aまたは音圧ホンプ9B、或いは水位センサにより吸込口6bの詰まりが解消されていないことを検出された場合には再度停止させて一定時間の経過後、再度起動させ、これを詰まりが解消されるまで自動的に行う。
【００４７】
また、上記図５に示すように、ズリ吸込管６における吸込口6bの近傍部にバイブレータ29を装着しておいた場合には、ズリ吸込管６の上記吸込口6bにズリが詰まった際に、上記圧力センサ9Aまたは音圧ホンプ9B、或いは水位センサによってその詰まりが発生したのを上述したように検出し、電気的制御回路32を通じてバイブレータ29に信号を発して該バイブレータ29を起動させ、吸込口6bに詰まっている掘削ズリをその振動によって弛緩させて吸込口6bから排除する。この場合、高圧ポンプ26を停止させる必要はなく、吸込口6bを閉塞している掘削ズリは該バイブレータ29の振動力により弛緩されて滞留部５に落下し、詰まりが解消されて吸込管６による掘削ズリの正常な吸い上げ、排除を行う。
【００４８】
図６は上記バイブレータ29に代えて吸込管６の吸込口6b内に詰まった掘削ズリを排除する別な排除手段を示すもので、吸込口6bより上流の吸込管６の管部に逃し弁41 又は 42を連通させた状態で設けておき、この逃し弁41 又は 42を上記圧力センサ9Aまたは音圧ホンプ9B、或いは水位センサに電気的に接続しておいて、これらのセンサによって上述したように吸込口6b内に掘削ズリの詰まりが生じたことを検出した時に、電気的信号によって上記逃し弁41 又は 42を開放させ、吸込口6b側の吸込力を低下或いはなくして詰まっている掘削ズリを吸込口6bから滞留部５に落下させるように構成している。その他の構成については上記図４に示した装置と同様であるので同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
一方、この下向き掘削機を推進させながらカッタ板１により所定深さの立坑部分が掘削される毎に、上側胴体11b 側に配設しているエレクタ23によって掘削壁面にセグメントＳをリング状に組み立て、再び、このセグメントＳの下端面に推進ジャッキ20の推進反力を支持させながら上述したように下向き掘削機により立坑Ｔを切り下げ掘削し、掘削ズリを上述したようにスクレーパ４でズリ取込み開口部２内を通じてカッタ板１上に送り込み、滞留部５上に集積させて吸込管６の吸入力で上方に搬出し、この作業をくり返し行って所定深さまで垂直な立坑Ｔを掘削するものである。なお、本発明の下向き掘削機は、上記構造に特定されることなくいかなる形式の下向き掘削機であってもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明の下向き掘削機における掘削ズリの排出方法によれば、請求項１に記載したように、掘削機の筒状胴体の下端に配設したカッタ板を下向きにして地盤を下方に掘削し、掘削したズリをカッタ板の背面上のズリ滞留部に取り込むと共にこの滞留部に吸込口を臨ませている吸込管の吸引力により上記ズリ滞留部上の掘削ズリを吸引して上方に排出する掘削ズリの排出方法において、上記吸込口に掘削ズリが詰まった時にセンサによりその詰まりを検知し、吸引口内に詰まっている掘削ズリを排除することを特徴とするものであるから、ズリ滞留部に集積している掘削ズリを吸込管の吸引力によって円滑に排出することができるのは勿論、吸込管の吸込口に掘削ズリが詰まった時にはセンサによって直ちに且つ確実にその詰まりを検出することができ、詰まっている掘削ズリを排除することによって上記吸込管に吸引力を発生させているポンプに過大な負荷をかけることなく、安定した掘削ズリの排除を可能にし得るものである。
【００５１】
上記センサとしては、吸込口が詰まった時に上昇するズリ取込部の水位を検出するセンサを採用しているので、吸込管の吸込口に掘削ズリが詰まった時にはそれを簡単且つ確実に検出することができる。
【００５２】
また、請求項２に係る発明によれば、吸込口内に詰まっている掘削ズリの排除を、吸込口より上流の吸込管に逃し弁を装着しておき、該逃し弁を開けることにより行うものであるから、吸込口内に発生している吸込力を低下ないしは解消して、吸込口内に詰まっている掘削ズリを確実に落下、排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】下向き掘削機の縦断面図、
【図２】下向き掘削機の下方から見たカッタ板の平面図、
【図３】下向き掘削機の上方から見たカッタ板の背面図、
【図４】ズリ排出手段の要部の一部を断面した側面図、
【図５】ズリ吸込口部分に起振器を装着した場合のズリ排出手段の一部を断面した側面図、
【図６】吸込管に逃がし弁を設けた場合のズリ排出手段の一部を断面した側面図。
【符号の説明】
１カッタ板
２ズリ取込み開口部
５滞留部
６ズリ吸込管
6b 吸込口
7A 第１高圧水供給管
８給水管
9A 圧力センサ
9B 音圧センサ
10 給水管
26 高圧ポンプ
29 バイブレータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a downward excavator that excavates a tunnel downward to a predetermined depth when constructing underground structures such as hydraulic pipelines of hydroelectric power stations, oil reservoirs, and radioactive waste reservoirs underground. Further, the present invention relates to a method for discharging a gap in which the excavated gap is discharged upward.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, a tunnel is excavated from the bottom to the top, but it is necessary to build a starting tunnel in advance below the planned tunnel. For this reason, in recent years, using a rock tunnel excavator (TBM), it has been studied to excavate a shaft or inclined shaft with the cutter plate of the tunnel excavator facing downward.
[0003]
  This tunnel excavator holds the excavator body by pressing a gripper mounted outward on the casing against the pit wall and presses the cutter plate against the excavation ground, while lowering the ground below by the cutter plate. The excavated excavation and the excavated excavation are sucked upward through the excavation pipe together with the supply water supplied to the excavation ground side and discharged (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
          Japanese Patent Laid-Open No. 62-63798 (pages 2 and 3, FIG. 1).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  However, when the gap excavated by the cutter plate is a granular small-diameter gap, the excavation gap is sucked upward and discharged through the gap lifting pipe by the operation of the suction pump without being blocked by the gap. However, if large cracks or lumps are mixed, not only will these clogged pipes become clogged due to these large gaps, but it will not be possible to discharge the gaps. If the operation of the suction pump is continued while the pipe is clogged, the suction pump drive motor may be damaged due to overload, and the shaft excavation work cannot be performed efficiently. There was a problem.
[0006]
  The present invention has been made in view of such problems, and its object is to immediately detect and eliminate clogging when a suction pipe that sucks and discharges excavation sludge is clogged by excavation sludge. An object of the present invention is to provide a method for discharging excavation sludge in a downward excavator.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a method for discharging excavation sludge in a downward excavator according to the present invention is the ground as described in claim 1, with the cutter plate disposed at the lower end of the tubular body of the excavator facing downward. Is drilled downward, and the excavated gap is taken into the gap retaining part on the back of the cutter plate and thisZuriIn the method for discharging excavation sludge, the excavation sludge on the sludge retention portion is sucked and discharged upward by the suction force of the suction pipe facing the retention portion.Excavation while supplying a certain amount of water to the sludge retention part, and a water level sensor for detecting the water level of the sludge retention part is mounted above the back of the cutter cutter plate, and rises when excavation sludge is clogged in the suction port When the water level detected by the water level sensor is detected by the water level sensor and the water level is increased by a certain amountIt is characterized by eliminating excavation gaps clogged in the suction port.
[0008]
  The invention according to claim 2The ground is excavated downward with the cutter plate located at the lower end of the cylindrical body of the excavator facing downward, and the excavated gap is taken into the gap retaining portion on the back of the cutter plate, and the suction port is exposed to the gap retaining portion. In the method for discharging excavation sludge, the excavation sludge on the sludge staying portion is sucked and discharged upward by the suction force of the suction pipe.Install a relief valve on the suction pipe upstream from the suction port,When the excavation gap is clogged in the suction port, the clogging is detected by the sensor.By opening the relief valve, the excavation gap clogged in the suction port is eliminated.
[0009]
[Action]
  With the front face of the cutter plate of the downward excavator projecting the cutter bit faced downward, rotating the cutter plate and propelling the downward excavator vertically downward, Drill down. The gap excavated by the cutter bit is taken into the gap retaining part on the back surface of the cutter plate through the slot taking-in opening as the cutter plate rotates. Water is supplied to the slip retaining portion through the water supply pipe, and the excavation slip taken into the slip retaining portion is sucked and removed together with the water by the suction pipe in which the suction port is submerged. At this time, water is supplied from the above-mentioned water supply pipe to the slot taking-in portion according to the amount of water to be discharged to maintain a constant water level.
[0010]
  In this way, during the suction and discharge of the slip taken in the slip retaining portion on the back surface of the cutter plate from the slip intake opening together with the water through the suction pipe, a large block of slack is sucked into the suction port and the suction port When clogged,By sensorTo detect.
[0011]
  AndWhen it is detected by this sensor that the suction port is clogged, that is, the suction port is closed, an electric signal is sent from the sensor to the pump generating suction force in the suction pipe, and the pump is automatically stopped. Then, since the suction force in the suction pipe is released, the clogged excavation sludge is dropped and removed from the suction port by its own weight. After that, the pump is operated again, and the excavation sludge on the sludge retention part is sucked upward and discharged by the suction pipe.
[0012]
  At this time, a vibrator may be attached to the suction port of the suction pipe, and the vibrator may be operated by a signal from the sensor when the suction port is clogged. And, without stopping the pump that generates the suction force in the suction pipe, the excavation gap clogged in the suction port is relaxed by the vibration of the vibrator to automatically and reliably eliminate the clogging of the suction port. Can do. In addition, as mentioned above, when stopping a pump with the electrical signal from a sensor, the water supply from a water supply pipe is also stopped with the electrical signal from a sensor simultaneously.
[0013]
  Further, as another means for eliminating excavation gaps clogged in the suction port, a relief valve may be attached to the suction pipe upstream from the suction port, and the relief valve may be opened.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Next, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a simplified longitudinal sectional view of a downward excavator. A cylindrical body 11 which is a main body of the downward excavator is arranged vertically. The cutter plate 1 is rotatably supported at the lower end opening. As shown in FIGS. 2 and 3, the cutter plate 1 is provided with a plurality of spokes 1a, 1a, 1a,... Radially from the center of rotation toward the outer peripheral end at regular angular intervals. A gap take-in opening 2 is formed between adjacent spokes 1a, 1a and communicates with the inside from the front surface (lower surface) facing the face A. The outer peripheral end surfaces of all the spokes 1a are integrally fixed to the ring member 1b forming the outer peripheral edge portion of the cutter plate 1 at regular intervals in the circumferential direction.
[0015]
  All the spokes 1a are equipped with cutter bits 3 made of roller bits at regular intervals in the length direction, and the ring members 1b also have cutter bits 3 made of roller bits on the outer end mounting portion of the spokes 1a. Wearing. These cutter bits 3 have a part of the outer peripheral portion thereof protruded downward from the lower surface of the spoke 1a and the ring member 1b, that is, the lower surface (front surface) of the cutter plate 1 facing the face A. It is configured to cut rock. In the case where the cutter bit 3 is composed of a roller bit as described above, the spoke 1a and the ring member 1b are pivotally supported so that the rotation direction thereof coincides with the rotation direction of the cutter plate 1. May be provided so as to protrude downward from the lower surface of the cutter plate 1.
[0016]
  Further, the cutter plate 1 excavates the side edges facing the rotation direction of the cutter plate 1 in each of the slip-in opening portions 2, that is, the side edges facing the rotation direction of the cutter plate 1 in each spoke 1a. While scraping the scraper 1 toward the inner peripheral end side from the outer peripheral end side of the cutter plate 1 according to the rotation of the cutter plate 1, the rear side of the cutter plate 1, that is, the upper surface side facing the inside of the machine through the above-described slip-in opening 2. A scraper 4 for scraping is attached.
[0017]
  In this way, the scraper 4 is scraped up from the outer peripheral end side to the inner peripheral end side of the cutter plate 1 by the scraper 4 according to the rotation of the cutter plate 1, and is scraped up in the machine, that is, on the back surface of the cutter plate 1. For this purpose, the side edges of the spokes 1a facing the rotation direction of the cutter plate 1 are connected to the ring member 1b from the inner peripheral end connected to the rotation center of the cutter plate 1. Inclined in the rotational direction of the cutter plate 1 toward the outer peripheral end, and fixed to the upper half of the width direction of the scraper 4 formed in a rectangular plate shape along the inclined side edge, and on the face A side In this structure, the gap is scraped into the machine from the lower end edge projecting toward the upper end edge, that is, in the direction opposite to the rotation direction of the cutter plate 1.
[0018]
  Each of the spokes 1a may be formed in a circular flat plate shape by projecting horizontally from the center of rotation of the cutter plate 1 toward the outer peripheral end. Although it may be formed in the downward dome-shaped cutter plate 1 by curving in a gentle arc shape from the central portion toward the outer peripheral end, in the cutter plate 1 shown in FIG. The cutter plate 1 is gently inclined upward from the central portion, which is the rotation center portion, toward the outer peripheral end, and the cutter plate 1 is inclined obliquely upward from the flat central portion, which is the rotation center portion, toward the outer peripheral end. It is formed in the shape of a truncated cone, the central part on the back surface (upper surface) is formed in the staying portion 5 of the excavation slot, and a plurality of roller bits are used as center bits on the flat front surface (lower surface) of the staying portion 5 Cutter bit Wearing 3a.
[0019]
  Further, a vertical small-diameter cylinder 17 is disposed above the stay portion 5, that is, at the center of the cylindrical trunk 11 in the tunnel excavator, and the lower end of the small-diameter cylinder 17 is formed in a cylindrical shape. The small-diameter cylindrical body 17 is erected upward from the center portion of the partition wall 12 by being supported in a penetrating manner at the center portion of the partition wall 12 whose outer peripheral end is integrally fixed to the lower end portion of the body 11. In the small-diameter cylindrical body 17, there is a single suction pipe 6, first and second high-pressure water supply pipes 7A and 7B, a water supply pipe 8, and an air introduction pipe 25 (shown in FIG. 4). The bottom suction pipe 6 and the water supply pipe 8 are protruded downward from the bottom opening of the small-diameter cylindrical body 17, and the bottom opening is formed on the center of the back surface of the cutter plate 1. It faces the staying part 5.
[0020]
  On the other hand, the lower end portion of the first high-pressure water supply pipe 7A is bent into a U-shape as shown in FIG. 4, and its tip (upper end) opening is connected to and communicated with the lower end portion of the suction pipe 6. High pressure water is jetted upward from the first high-pressure water supply pipe 7A into the lower end portion of the sludge suction pipe 6, and a suction force is generated in the lower end portion of the sludge suction pipe 6 due to the ejector action. The excavation sludge that is in a large volume is sucked together with water and discharged to a storage tank (not shown) installed at an appropriate position above the downward excavator.
[0021]
  In detail, this slip discharge means forms a lower end portion of the slip suction pipe 6 in a vertical suction port 6b through an inclined pipe portion 6a, and the first high-pressure water supply pipe 7A is formed at the upper end portion of the inclined pipe portion 6a. The high-pressure water injection nozzle 7a mounted in the upper end portion is communicated in a state in which the upper end portion of the pipe is directed vertically upward, and faces the lower end portion of the vertical suction pipe 6 from the upper end of the inclined pipe portion 6a. A lower end portion of the air introduction pipe 25 is connected to and communicated with a pipe portion on the opening end side of the high pressure water injection nozzle 7a, and a high pressure pump 26 is disposed in the pipe line of the first high pressure water supply pipe 7A. Is.
[0022]
  Further, the rotational speed of the high-pressure pump 26 is electrically controlled so that the suction force of the suction port 6b of the slip suction pipe 6 becomes a predetermined pressure, and the suction port 6b of the slip suction pipe 6 has a large lump shape. A sensor is provided for detecting clogging when clogging occurs due to slippage or the like, that is, when clogging occurs.
[0023]
  FIG. 4 employs a pressure sensor 9A as the detection sensor. The pressure sensor 9A is displaced above the suction port 6b of the slip suction pipe 6 and the high pressure water from the high pressure water spray nozzle 7a is jetted. The lower end of the discharge pipe 6 below the vertical pipe section, that is, the inclined pipe section 6a in the figure, is mounted, and the pressure in the lower end section of the suction pipe 6 that is discharging the excavation gap is measured by the pressure sensor 9A. When the pressure in the suction pipe 6 that is detected and decreases when the suction port 6b is clogged due to excavation slip is reduced to a certain pressure or less, the pressure sensor 9A and the high pressure pump 26 The control circuit 31 that is electrically connected to the control circuit 26 is configured to stop the operation of the high-pressure pump 26 that generates a suction force to the slip suction pipe 6 by an ejector action.
[0024]
  In place of this pressure sensor 9A, a sound pressure sensor 9B for detecting the sound pressure of the slip suction pipe 6 is attached to the lower end portion of the slip suction pipe 6, and changes when excavation slip is clogged in the slip suction pipe 6. When the sound pressure of the suction pipe 6 to be detected is detected, a signal may be sent to the high-pressure pump 26 through the electrical control circuit 31 to stop the operation of the high-pressure pump 26 as described above.
[0025]
  Further, in place of the pressure sensor 9A and the sound pressure sensor 9B, a water level sensor (not shown) for detecting the water level of the slip retaining portion 5 is attached to the non-moving portion above the cutter plate 1, and the slip suction pipe 6 is installed. It is also possible to stop the high-pressure pump 26 by issuing a signal to the high-pressure pump 26 through the electrical control circuit in the same manner as described above by detecting the water level of the sludge staying part 5 that rises when the excavation gap is clogged. Good.
[0026]
  Further, the excavation slip discharge device shown in FIG. 5 has a vibrator 29 attached to the suction port 6b of the slip suction pipe 6, and is attached to the vibrator 29 and a lower end portion (inclined pipe portion 6a) of the slip suction pipe 6. The pressure sensor 9A, the sound pressure sensor 9B, or a water level sensor (not shown) mounted above the cutter plate 1 is connected through an electrical control circuit 32, and the suction port of the slip suction pipe 6 is connected. When the excavation gap is clogged in 6b, the clogging is detected by these sensors in the same manner as described above to activate the vibrator 29, and the clogging due to the excavation gap in the suction port 6b is relaxed by the vibration force of the vibrator 29 and eliminated. It is configured to do.
[0027]
  In this case, the operation of the vibrator 29 without stopping the high-pressure pump 26 causes the displacement that closes the suction port 6b of the displacement suction pipe 6 to be relaxed by the vibration force, and is generated by the operation of the high-pressure pump 26. It may be configured to suck and remove the relaxed gap by the suction force in the gap suction pipe 6. Alternatively, the arrangement shown in FIGS.InletYou may comprise so that 6b may be eliminated.
[0028]
  That is, the pressure sensor 9A and the sound pressure sensor 9B attached to the lower end portion of the slip suction pipe 6 or the water level sensor (not shown) attached above the cutter plate 1 is pressurized through an electric control circuit. When the excavation gap is clogged in the suction port 6b of the gap suction pipe 6 connected to the pump 26 and the vibrator 29, the clogging is detected by these sensors in the same manner as described above, and the operation of the high-pressure pump 26 is stopped. The vibrator 29 may be activated so that clogging due to excavation slip in the suction port 6b is relaxed and eliminated by the vibration force of the vibrator 29.
[0029]
  On the other hand, the lower end portion of the second high-pressure water supply pipe 7B is configured to rotate integrally with the cutter plate 1 via a rotary joint 30 disposed on the rotation center line of the cutter plate 1, as shown in FIG. At the same time, the lower end portion is branched into several injection nozzles 7b1, 7b2, 7b3, and these injection nozzles 7b1, 7b2, 7b3 are arranged in the central portion of the cutter plate 1 as shown in FIG. Are made to project downward from the front surface (lower surface) of the staying portion 5, and the respective injection ports are disposed on the front surface (lower surface) of the staying portion 5.Along the stay part 5The high-pressure water sprayed from these spray nozzles 7b1 to 7b3 is made to face the cutter bit 3a protruding from the above, and the slip excavated by the cutter bit 3a is taken along the front surface (lower surface) of the staying portion 5 It is configured to feed to the opening 2 or the inner end of the scraper 4.
[0030]
  Further, on the back surface of each spoke 1a constituting the cutter plate 1, as shown in FIG. 3, along the other side edge opposite to the one side edge on which the scraper 4 is mounted. A fixed-height guide 33 is projected, and the outer end of the guide 33 is curved in an arc shape toward the outer end of the one side edge where the scraper 4 is mounted. The outer peripheral end is traversed in the width direction, and the outer end is brought into contact with the outer peripheral end surface of the scraper 4. Accordingly, the slip lifted into the cutter plate 1 by the scraper 4 is prevented from dropping again from the slip-in opening 2 to the face A by the slip guide 33 on the back surface (upper surface) of the spoke 1a. It forms so that it can gather up toward the residence part 5. FIG.
[0031]
  Further, as shown in FIGS. 1 and 3, an injection nozzle 10 in which an injection port is opened from the outer peripheral end side of the cutter plate 1 toward the staying portion 5 is disposed above the outer peripheral end portion on the back surface of the cutter plate 1. Then, high-pressure water is sprayed from the injection nozzle 10 along the back surface of the cutter plate 1 toward the stay portion 5 from the outer peripheral end side, and excavation slip on the back surface of the cutter plate 1 is removed from the cutter plate 1. It is configured to push forward to the staying part 5. Such an injection nozzle 10 may be disposed only above the outer peripheral edge of the back surface of the cutter plate 1 when the cutter plate 1 has a small diameter, but when the cutter plate 1 has a large diameter. The spray nozzle 10 is used as an outer spray nozzle, and the spray nozzle is also disposed as an inner spray nozzle 10 ′ in the radial direction above the cutter plate 1 so as to open toward the retention portion 5. Yes.
[0032]
  These injection nozzles 10 and 10 ′ are disposed above the cutter plate 1 in a stationary portion that does not rotate integrally with the cutter plate 1. Specifically, the cutter plate 1 is fixedly attached to the outer end portion and the intermediate portion of the fixed frame 24 projecting in the radial direction from above the center portion of the cutter plate 1, and further, the cutter plate 1 is rotated. The inner injection nozzle 10 'is connected to the outer injection nozzle 10 by one slip-in opening so that the high-pressure water from the outer injection nozzle 10 with respect to the direction acts on the excavation slip taken into the back surface of the cutter plate 1 first. 2 is disposed at an obliquely inward position.
[0033]
  Further, the fixed frame 24 protrudes horizontally from the upper end of the rotation center of the cutter plate 1 toward the outer peripheral end at the lower end portion of the slip suction pipe 6, and is a protruding end portion of the fixed frame 24. The outer injection nozzle 10 is attached to the outer end portion, and the inner injection nozzle 10 ′ is attached to the intermediate portion in the length direction via a support 24a.
[0034]
  These inner and outer injection nozzles 10 and 10 ′ are connected to and communicated with the lower ends of the high-pressure water pressure feed pipes 34 and 35 disposed in the vertical small-diameter cylindrical body 17 at the center of the cylindrical body 11. As with the first and second high-pressure water supply pipes 7A and 7B, a high-pressure pump (not shown) is connected to a water tank (not shown) installed at an appropriate location above the tunnel excavator through the small-diameter cylindrical body 17. ).
[0035]
  As shown in FIG. 1, the cylindrical body 11 of the downward excavator in which the cutter plate 1 is rotatably disposed in the lower end opening portion is composed of a lower body 11a and an upper body 11b that are connected to each other in a refractive manner. The lower body 11a is provided with a partition wall 12 and projects downward from the lower surface of the partition wall 12 toward the inner peripheral surface of the lower end portion of the fixed cylindrical wall body 13 from the outer peripheral end of the cutter plate 1 toward the inner periphery. A ring member 1d fixed to the inner ends of a plurality of projecting arm members 1c is rotatably supported, and an internal gear 14 formed on the inner peripheral surface of the ring member 1d is attached to the upper surface of the partition wall 12. The pinion 16 fixed to the rotating shaft of the installed drive motor 15 is engaged, and the cutter plate 1 is rotated by the drive motor 15.
[0036]
  Further, a plurality of front grippers 18 and a rear gripper 19 are disposed on the lower end portion of the lower body 11a and the upper body 11b so as to be pressed against the excavation ground to support the downward excavator, and these grippers 18, 19 Each is configured to be expanded and contracted in the inner and outer radial directions by a hydraulic jack, and to be crimped to and detached from the excavated ground, and on the inner peripheral surface of the upper body 11b, a plurality of propulsion jacks are provided at regular intervals in the circumferential direction. 20 is attached, and the rods of these propulsion jacks 20 abut on the lower end surface of the lining segment S constructed on the inner peripheral surface of the shaft T excavated with the upper body 11b extending upward from the upper end. The segment S is configured to support the propulsion reaction force.
[0037]
  Further, an intermediate partition wall 21 is stretched in the middle portion of the upper body 11b in the length direction, and the intermediate partition wall 21 and the partition wall 12 of the lower body 11a are connected by a plurality of adjusting jacks 22 to connect these partitions. The operation of the adjustment jack 22 allows the lower body 11a to be adjusted with respect to the upper body 11b in the direction of digging. In the figure, reference numeral 23 denotes an erector disposed on the upper end opening side of the upper body 11b.
[0038]
  In order to dig up the vertical shaft T vertically by the downward excavator configured as described above, at least one of the front gripper 18 and the rear gripper 19 is slidably pressed against the excavation wall surface of the vertical shaft T, and the downward excavator is lowered. The cutter plate 1 is rotated by the drive motor 15 with the drive motor 15 being supported, and the rods of the propulsion jacks 20 are extended by supporting the propulsion reaction force of the propulsion jacks 20 on the lining segment S already applied. Let
[0039]
  When the downward excavator is propelled vertically downward by the extension of the propulsion jack 20, the cutter plate 1 rotates in a state of being pressed against the face A, and a plurality of spokes 1a projecting radially from the center of rotation. The rock face of the face is cut down and excavated by the cutter bit 3 attached to. The gap excavated by the cutter bit 3 is the rear side of the cutter plate 1 through the slot taking-in opening 2 by the scraper 4 protruding from the side edge of each spoke 1a constituting the cutter plate 1, that is, the upper surface side. Scratched up.
[0040]
  In addition, the gap excavated by the cutter bit 3a projecting at the center portion of the flat front surface (lower surface), which is the rotation center portion of the cutter plate 1, remains as it is despite the rotation of the cutter plate 1. And the center of the flat bottom surface of the cutter plate 1 remain, and the excavation of the face A by the cutter bit 3a is obstructed, and the cutter bit 3a secondary crushes this gap for a short period of time. However, as described above, the injection nozzles 7b1 to 7b3 of the second pressure water supply pipe 7B penetrate through and protrude from the center of the cutter plate 1 to the lower surface. Since the nozzles 7b1 to 7b3 are opposed to the cutter bit 3a and are directed in the front-rear and left-right directions along the lower surface of the central portion of the cutter plate 1, the excavation by the cutter bit 3a is caused by the injection nozzles 7b1 to 7b3. By high pressure water to be injected Te is forced outward toward the inner end of the scraper 4 and is fed to the upper surface of the cutter plate 1 from shear uptake opening 2 with shear excavated by the cutter bits 3.
[0041]
  Further, the excavation slip fed to the upper surface of the cutter plate 1 is shifted by a slip guide 33 protruding along the other side edge opposite to the side edge where the scraper 4 is mounted in each spoke 1a. An inside / outside injection nozzle 10 disposed on the stationary part above the outer peripheral end of the cutter plate 1 and the intermediate part in the radial direction, while preventing it from falling again to the face A side from the slip-in opening 2; The high pressure water ejected from 10 'is pushed along the slip guide 33 to the staying portion 5 on the central portion, which is the center of rotation of the cutter plate 1, and is accumulated on the staying portion 5.
[0042]
  3, when the cutter plate 1 rotates in the direction of the arrow, the upper surface portion of the cutter plate 1 that has passed under the inner injection nozzle 10 ′ reaches the outer injection nozzle 10 until the upper surface portion reaches the outer injection nozzle 10. When the gap is taken in and passes below the outer injection nozzle 10, the deviation accumulated on the upper surface thereof is pushed toward the staying portion 5 by the injection pressure of the high-pressure water injected from the outer injection nozzle 10. After that, it reaches the lower side of the inner injection nozzle 10 ′ and is further intensively pushed toward the center of the cutter plate 1 by the injection pressure of the high-pressure water injected from the inner injection nozzle 10 ′. It accumulates smoothly and reliably on top.
[0043]
  In the staying part 5, there is a water supply pipe8Excavation is made to the suction pipe 6 in which the water is retained up to a predetermined height by water supply from the inner and outer injection nozzles 10 and 10 'and mixed with excavation sludge, and the lower end suction port 6b is immersed in water. The slip is sucked together with an amount of water corresponding to the sum of the amount of water supplied from the water supply pipe 10 and the water supplied from the inner and outer injection nozzles 10, 10 'and discharged upward. That is, the high-pressure pump 26 disposed in the first high-pressure water supply pipe 7A is operated to inject high-pressure water upward from the injection nozzle 7a into the lower end portion of the slip suction pipe 6, and this spray causes the slip suction pipe. The excavation gap generated in the lower end portion of 6 and accumulated on the stay portion 5 is sucked up together with water from the lower end suction port 6b of the slip suction pipe 6.
[0044]
  At this time, since the air from the air introduction pipe 25 is introduced and mixed with the high-pressure water jetted from the jet nozzle 7a, the flow rate of the high-pressure water jetted from the jet nozzle 7a into the slot suction pipe 6 is increased, and the slot suction is performed. A large suction force is generated at the suction port 6 b of the pipe 6, and the excavation sludge is smoothly and reliably sucked into the suction port 6 b together with water and is carried upward through the sludge suction pipe 6.
[0045]
  In this way, suction pressure is generated in the suction port 6b of the slip suction pipe 6 by the high pressure water sprayed from the spray nozzle 7a of the first high pressure water supply pipe 7A, and the excavation slip on the staying portion 5 is watered through the suction port 6b. At the same time, when the suction port 6b is blocked, that is, clogged due to the mixture or suction of block-like or large piece-like slips during suction and discharge, the pressure in the lower end of the slip-in suction pipe 6 decreases. At the same time, the lower end portion of the suction 6 generates an abnormal sound, and the water level of the sludge staying portion 5 that has maintained a certain height during suction and discharge of the excavation sludge from the suction 6b increases.
[0046]
  Then, suction is performed by either the pressure sensor 9A or the sound pressure sensor 9B previously attached to the lower end of the slip suction pipe 6 or the water level sensor provided above the cutter plate 1. It is detected that the suction port 6b of the pipe 6 is clogged, and a signal is sent to the high-pressure pump 26 to stop the high-pressure pump 26 and stop the water supply from the water supply pipe 8 to the staying part 5 as described above. Then, since the suction force in the suction pipe 6 is released, the clogged excavation slip is dropped and removed from the suction port to the staying portion 5 by its own weight. Thereafter, the high-pressure pump 26 is operated again. The restart of the high-pressure pump 26 is stopped for a certain time (for example, 3 seconds) and then automatically restarted. As a result, the pressure sensor 9A, the sound pressure pump 9B, or the water level sensor When it is detected that the clogging has not been eliminated, it is stopped again, and after a predetermined time has elapsed, it is restarted, and this is automatically performed until the clogging is eliminated.
[0047]
  Further, as shown in FIG. 5, when the vibrator 29 is mounted in the vicinity of the suction port 6b in the slip suction pipe 6, when the suction port 6b of the slip suction pipe 6 is clogged. The pressure sensor 9A, the sound pressure pump 9B, or the water level sensor detects the clogging as described above, and sends a signal to the vibrator 29 through the electrical control circuit 32 to start the vibrator 29 and The excavation gap clogged in the mouth 6b is relaxed by the vibration and removed from the suction port 6b. In this case, it is not necessary to stop the high-pressure pump 26, and the excavation slip which closes the suction port 6b is relaxed by the vibration force of the vibrator 29 and falls to the staying portion 5, the clogging is eliminated, and the suction pipe 6 Normal suction and removal of excavation sludge.
[0048]
  FIG. 6 shows another exclusion means for eliminating the excavation gap clogged in the suction port 6b of the suction pipe 6 in place of the vibrator 29. A relief valve is provided in the pipe portion of the suction pipe 6 upstream from the suction port 6b.41 Or 42This relief valve is installed in a state where it is in communication.41 Or 42Is electrically connected to the pressure sensor 9A or the sound pressure pump 9B, or a water level sensor, and when these sensors detect that clogging of the excavation gap has occurred in the suction port 6b as described above, The above relief valve by electric signal41 Or 42The excavation gap clogged by reducing or eliminating the suction force on the suction port 6b side is dropped from the suction port 6b to the staying portion 5. Since other configurations are the same as those of the apparatus shown in FIG. 4, the same parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0049]
  On the other hand, every time a shaft portion of a predetermined depth is excavated by the cutter plate 1 while propelling the downward excavator, the segment S is assembled in a ring shape on the excavation wall surface by the erector 23 arranged on the upper body 11b side. Again, while supporting the reaction force of the propulsion jack 20 on the lower end surface of the segment S, the shaft T is cut down by the downward excavator as described above, and the excavation slot is opened by the scraper 4 as described above. 2 is fed onto the cutter plate 1 through the inside, accumulated on the staying portion 5 and carried upward by the suction input of the suction pipe 6, and this operation is repeated to excavate a vertical shaft T to a predetermined depth. The downward excavator of the present invention may be any type of downward excavator without being specified by the above structure.
[0050]
【The invention's effect】
  As described above, according to the method for discharging excavation slip in the downward excavator of the present invention, as described in claim 1, the ground plate is lowered with the cutter plate disposed at the lower end of the cylindrical body of the excavator facing downward. The excavation gap is taken into the gap retention part on the back of the cutter plate and the excavation gap on the gap retention part is sucked up by the suction force of the suction pipe facing the retention part. In the method of discharging excavation sludge to be discharged, the clogging is detected by a sensor when the excavation sludge is clogged in the suction port, and the excavation sludge clogged in the suction port is eliminated. The excavation sludge accumulated in the staying part can be discharged smoothly by the suction force of the suction pipe, and of course, when the excavation sludge is clogged in the suction port of the suction pipe, the clogging is immediately and reliably made by the sensor. It is possible to detect and eliminate the clogging excavation clogging, and can stably eliminate excavation clogging without applying an excessive load to the pump generating the suction force to the suction pipe. .
[0051]
  As the above sensor,Suction portSensor that detects the water level of the slip-in part that rises when cloggedBecause we adoptWhen an excavation slot is clogged in the suction port of the suction pipe, it can be detected easily and reliably.
[0052]
  Claim 2According to the invention according to the present invention, the removal of the excavation gap clogged in the suction port is performed by attaching a relief valve to the suction pipe upstream from the suction port and opening the relief valve. The suction force generated in the suction port can be reduced or eliminated, and the excavation gap clogged in the suction port can be reliably dropped and eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a downward excavator,
FIG. 2 is a plan view of the cutter plate as viewed from below the downward excavator,
FIG. 3 is a rear view of the cutter plate viewed from above the downward excavator,
FIG. 4 is a side view showing a cross-section of a part of the main part of the gap discharging means
FIG. 5 is a side view of a cross section of a portion of a slip discharge means when a vibrator is attached to a slip suction port portion;
FIG. 6 is a side view showing a cross section of a part of the slip discharge means when a relief valve is provided in the suction pipe.
[Explanation of symbols]
  1 Cutter plate
  2 Slip-in opening
  5 Staying part
  6 Sludge suction pipe
  6b Suction port
  7A 1st high pressure water supply pipe
  8 Water supply pipe
  9A pressure sensor
  9B Sound pressure sensor
  10 Water supply pipe
  26 High pressure pump
  29 Vibrator

Claims

The ground plate is excavated downward with the cutter plate located at the lower end of the cylindrical body of the excavator facing downward, and the excavated gap is taken into the gap retaining portion on the back of the cutter plate and the suction port is exposed to the gap retaining portion. In the method of discharging excavation sludge that sucks out the excavation sludge on the sludge retention portion by the suction force of the suction pipe and discharges it upward, excavating while supplying a certain amount of water to the sludge retention portion and the cutter cutter A water level sensor that detects the water level of the sludge staying part is mounted on the upper back of the plate, and the water level sensor detects the water level of the sludge staying part that rises when the excavation slack is clogged in the suction port. A method for discharging excavation sludge in a downward-facing excavator, characterized in that excavation sludge clogged in the suction port is eliminated when the detected water level rises by a certain amount .

The ground plate is excavated downward with the cutter plate located at the lower end of the cylindrical body of the excavator facing downward, and the excavated gap is taken into the gap retaining portion on the back of the cutter plate and the suction port is exposed to the gap retaining portion. in the method for discharging drilling muck that by the suction force of the suction pipe that Mase discharged upward by sucking the drilling muck on the shear retention section, leave mounted relief valve to the suction pipe upstream of the inlet, suction A method for discharging excavation sludge in a downward excavator, wherein when the excavation sludge is clogged in a mouth, the clogging is detected by a sensor and the relief valve is opened to eliminate the excavation sludge clogged in the suction port.