JP6548264B2 - トンネル掘削機 - Google Patents

Description

本発明は、地盤掘削機時に、大きな礫を取り込んだ場合であっても、それを破砕して、掘削土砂と共に排出することができるトンネル掘削機に関する。

一般に、シールド掘削機においては、カッタヘッドによって掘削した掘削土砂を、チャンバ内に取り込んだ後、その取り込んだ掘削土砂を、スクリューコンベヤ等の排土装置によって機外に向けて排出しながら、トンネルを掘削するようにしている。

また、掘削する地盤によっては、大きな礫が含まれており、チャンバ内に取り込んだその礫の大きさが想定外の大きさとなる場合がある。このような大きな礫は、排土装置によって排出することができないため、チャンバ内に停滞してしまい、掘削に悪影響を与えることになる。

そこで、従来から、チャンバ内に取り込んだ大きな礫を破砕可能とする削岩機を備えたシールド掘削機が、種々提供されている。そして、このような、シールド掘削機としては、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００７−３２７２４６号公報

ここで、上記従来のシールド掘削機においては、チャンバ内に取り込んだ大きな礫を、後退させたカッタヘッドと、チャンバを形成する隔壁との間で、挟み込んだり、カッタヘッドの後面から後方に向けて伸長させた押圧部と、隔壁との間で、挟み込んだりした後、その挟み込んだ礫を削岩機によって破砕するようにしている。つまり、上記従来のシールド掘削機においては、大きな礫を破砕する際に、カッタヘッドの回転を停止させる必要があるため、掘進を一旦停止させなくてはならない。

また、カッタヘッドは、大径で、且つ、高剛性の構造物となるため、その重量は非常に大きくなる。これにより、カッタヘッドを前後移動させるためには、非常に大きな駆動力が必要となる。この結果、上記従来のシールド掘削機においては、カッタヘッドを前後移動させるための移動手段を必要とするだけでなく、その移動手段も非常に大掛かりなものとなり、掘削機全体として、複雑な構成となるおそれがある。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、掘進を停止させることなく、大きな礫を簡素な構成によって破砕することができるトンネル掘削機を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係るトンネル掘削機は、
筒状をなす掘削機本体と、
前記掘削機本体の前端部に回転可能に支持されるカッタヘッドと、
前記カッタヘッドの後方で、且つ、前記掘削機本体内に設けられる隔壁と、
前記カッタヘッドと前記隔壁との間に形成され、前記カッタヘッドによって掘削された掘削土砂を蓄えるチャンバと、
前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を、前記隔壁を貫通した排出口から機外に向けて排出する排土装置と、
前記隔壁の前面に設けられると共に、前記排出口の側部まで延在し、前記チャンバ内に取り込まれた礫を、前記排出口の直前に向けて案内する案内板と、
前記案内板に上方から覆われるように当該案内板に支持され、前記案内板によって前記排出口の直前に案内された礫を破砕する削岩機とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係るトンネル掘削機は、
前記削岩機は、礫を破砕する刃具を有し、
前記刃具は、前記案内板から突出可能に支持される
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係るトンネル掘削機は、
前記案内板及び前記削岩機は、礫の大きさに応じて、トンネル幅方向に移動可能に支持される
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係るトンネル掘削機は、
前記排出口の側部に位置する前記案内板は、トンネル前方側から後方側に向かうに従って、トンネル幅方向外側に向けて傾斜する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係るトンネル掘削機は、
筒状をなす掘削機本体と、
前記掘削機本体の前端部に回転可能に支持されるカッタヘッドと、
前記カッタヘッドの後方で、且つ、前記掘削機本体内に設けられる隔壁と、
前記カッタヘッドと前記隔壁との間に形成され、前記カッタヘッドによって掘削された掘削土砂を蓄えるチャンバと、
前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を、前記隔壁を貫通した排出口から機外に向けて排出する排土装置と、
前記隔壁における前記排出口の左右両側部に、前記チャンバ内に向けて突出可能に支持され、前記チャンバ内に取り込まれた礫を、前記排出口の直前において、トンネル幅方向両側から囲い込む左右一対の礫ずれ防止用ロッドと、
前記カッタヘッドの後部に、前記チャンバ内に向けて突出可能に支持され、前記礫ずれ防止用ロッドによって囲まれた礫を破砕する礫破砕用カッタとを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係るトンネル掘削機は、
前記左右一対の礫ずれ防止用ロッドを、複数組備え、
前記複数組の礫ずれ防止用ロッドは、トンネル幅方向外側に配置される程、上方に位置する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第７の発明に係るトンネル掘削機は、
前記カッタヘッドの後部に設けられ、前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を撹拌する撹拌翼を備え、
前記礫破砕用カッタは、前記撹拌翼から突出可能に支持される
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第８の発明に係るトンネル掘削機は、
前記礫破砕用カッタは、
前記カッタヘッドの回転に伴って、前記礫ずれ防止用ロッドによって囲まれた礫に対して転がり接触するディスクカッタである
ことを特徴とする。

従って、本発明に係るトンネル掘削機によれば、チャンバ内に取り込まれた礫を排出口の直前に案内する案内板と、排出口の直前に案内された礫を破砕する削岩機とを、カッタヘッドの回転に影響を与えることなく設置することができる。これにより、掘進を停止させることなく、大きな礫を簡素な構成によって破砕することができる。

また、本発明に係るトンネル掘削機によれば、チャンバ内に取り込まれた礫を排出口の直前において囲い込む礫ずれ防止用ロッドを、隔壁に設ける一方、礫ずれ防止用ロッドによって囲まれた礫を破砕する礫破砕用カッタを、カッタヘッドの後部に設けることにより、カッタヘッドの回転と共に、礫を破砕することができる。これにより、掘削を停止させることなく、大きな礫を簡素な構成によって破砕することができる。

本発明の実施例１に係るトンネル掘削機の縦断面図である。 図１のII−II矢視断面図である。 図１のIII−III矢視断面図である。 削岩機及び下案内板が移動する様子を示した図である。 本発明の実施例２に係るトンネル掘削機の縦断面図である。 図５のVI−VI矢視断面図である。 図５のVII−VII矢視断面図である。 図５のVIII−VIII矢視断面図である。 ディスクカッタが撹拌翼内に没入した状態を示した図である。 左右一対のロッドを複数組設けたときのロッド配置図である。

以下、本発明に係るトンネル掘削機を、図面を用いて詳細に説明する。

先ず、本発明の実施例１に係るトンネル掘削機について、図１乃至図４を用いて詳細に説明する。

図１に示すように、トンネル掘削機（例えば、シールド掘削機）１は、円筒状をなす掘削機本体１１を有している。掘削機本体１１の前端部には、円盤状をなすカッタヘッド１２が回転可能に支持されており、このカッタヘッド１２の中心部には、カッタ回転軸１３の前端が嵌入されている。

そして、カッタヘッド１２は、スポーク構造を採用している。このような、カッタヘッドの構造については、図１及び図６を参照しながら、説明する。

カッタヘッド１２は、外周リング１２ａ、内周リング１２ｂ、及び、カッタスポーク１２ｃ，１２ｄを有している。外周リング１２ａ及び内周リング１２ｂは、カッタ回転軸１３を中心として、同軸状に配置されている。このうち、外周リング１２ａは、カッタヘッド１２の外周部を形成しており、内周リング１２ｂは、外周リング１２ａよりもカッタ径方向内側に配置されている。

また、長尺となる複数のカッタスポーク１２ｃ、及び、それと比較して短尺となる複数のカッタスポーク１２ｄは、カッタ回転軸１３を中心として、放射状に配置されている。具体的には、カッタスポーク１２ｃは、カッタヘッド１２の中心部と外周リング１２ａとの間を、内周リング１２ｂを介して、カッタ径方向において繋いでいる。一方、カッタスポーク１２ｄは、外周リング１２ａと内周リング１２ｂとの間を、カッタ径方向において繋いでいる。そして、カッタスポーク１２ｃとカッタスポーク１２ｄとは、カッタ周方向において、交互に配置されている。

更に、カッタヘッド１２における中心部の前面には、フィッシュテールカッタ１２ｅが着脱可能に装着されており、カッタスポーク１２ｃ，１２の前面には、多数のカッタビット１２ｆが着脱可能に装着されている。

そして、カッタヘッド１２には、外周リング１２ａ、内周リング１２ｂ、及び、カッタスポーク１２ｃ，１２ｄによって、複数の開口部が開口されることになる。それらの開口部は、フィッシュテールカッタ１２ｅ及びカッタビット１２ｆによって地盤を掘削した際に発生する掘削土砂を、機内（後述するチャンバ２０内）に取り込むための掘削土砂取込口１２ｇを、形成している。

また、図１に示すように、掘削機本体１１の前端部内には、隔壁１５が設けられている。この隔壁１５は、カッタヘッド１２の後方に配置されており、その中心部には、カッタ回転軸１３が回転可能に支持されている。更に、隔壁１５には、リング状をなす回転リング１６が、カッタ回転軸１３を中心として、回転可能に支持されている。

そして、回転リング１６の前部には、複数の連結ビーム１７が、リング周方向において所定の間隔で設けられており、これらの連結ビーム１７の前端は、内周リング１２ｂとカッタスポーク１２ｃとの接続部に連結されている。一方、回転リング１６の後部には、外歯式のリングギヤ１８が設けられている。これに対して、隔壁１５の後面には、カッタ旋回用モータ１９が設けられており、このカッタ旋回用モータ１９の駆動ギヤ１９ａは、リングギヤ１８と噛み合っている。

従って、カッタ旋回用モータ１９を駆動させることにより、その駆動ギヤ１９ａの回転を、リングギヤ１８から回転リング１６及び連結ビーム１７に伝達させることができるので、カッタヘッド１２を、カッタ回転軸１３を回転中心として、回転させることができる。これにより、フィッシュテールカッタ１２ｅ及びカッタビット１２ｆは、カッタヘッド１２が回転すると、カッタ回転軸１３を旋回中心として旋回することになり、このように旋回したフィッシュテールカッタ１２ｅ及びカッタビット１２ｆによって、トンネルを地盤に掘削することができる。

そして、カッタヘッド１２と隔壁１５との間には、チャンバ２０が区画形成されている。このチャンバ２１は、掘削土砂を一時的に蓄えるための空間（室）となっており、当該チャンバ２０内には、フィッシュテールカッタ１２ｅ及びカッタビット１２ｆの地盤掘削に伴って発生した掘削土砂が、掘削土砂取込口１２ｇを介して、取り込まれるようになっている。

また、掘削機本体１１内には、スクリューコンベヤ（排土装置）２１が、前端から後端に向かうに従って、上方に向けて傾斜するように設けられている。このとき、スクリューコンベヤ２１の前端開口部となる排出口２１ａは、隔壁１５の下部を貫通して、チャンバ２０内に挿入されている。従って、スクリューコンベヤ２１を回転駆動させることにより、チャンバ２０内に蓄えられた掘削土砂を、掘削機本体１１の後方に向けて排出することができる。

更に、掘削機本体１１の内周面には、複数のシールドジャッキ（推進ジャッキ）２２が、その内周面の周方向に沿って並設されている。これらのシールドジャッキ２２は、トンネル後方に向けて伸長可能となっており、トンネルの内壁面に沿ってリング状に組み付けられた複数のセグメント（図示省略）を押圧可能となっている。

従って、シールドジャッキ２２を、トンネル後方に向けて伸長させて、既設のセグメントに押し付けることにより、掘削機本体１１に推進反力を与えることができる。即ち、掘削機本体１１を、シールドジャッキ２２がセグメントを押圧したときに発生する推進反力によって、前進させることができる。

ここで、図１乃至図３に示すように、本発明に係るトンネル掘削機１には、削岩機３１が設けられている。この削岩機３１は、チャンバ２０内に取り込まれた大きな礫を、破砕することが可能となっている。また、削岩機３１によって破砕する礫は、その大きさが、スクリューコンベヤ２１によって排出することができない程の大きさとなっており、例えば、スクリューコンベヤ２１の回転半径よりも大きな直径を有している。

そこで、上述したような、大きな礫を、以下、大礫Ｗと称して、下記において、削岩機３１及びこれを収納する収納部３２の構成について、詳細に説明する。

図１乃至図３に示すように、チャンバ２０の底部には、左右一対の収納部３２が設けられている。これらの収納部３２は、排出口２１ａのトンネル幅方向両側部に配置されており、掘削機本体１１の内周面と隔壁１５の前面とに連結されている。即ち、収納部３２は、掘削機本体１１の内周面と隔壁１５の前面とに跨るようにして設けられている。

具体的には、収納部３２は、中空状をなしており、前壁３２ａ、上壁を形成する上案内板３２ｂ、及び、側壁を形成する下案内板３２ｃを有している。なお、上案内板３２ｂ及び下案内板３２ｃは、本発明に係る案内板を構成するものとなっている。

上案内板３２ｂは、トンネル幅方向外側から内側に向かうに従って、下方に向けて傾斜しており、排出口２１ａよりも上方に配置されている。また、下案内板３２ｃは、トンネル幅方向外側から内側に向かうに従って、下方に向けて傾斜しており、排出口２１ａよりもトンネル幅方向外側に配置されている。このとき、下案内板３２ｃの傾斜角度は、上案内板３２ｂの傾斜角度よりも大きくなっている。

つまり、上案内板３２ｂは、排出口２１ａの左右両側に配置されており、その案内面は、トンネル幅方向において対向して、排出口２１ａの直前（正面）に向けて傾斜している。また、下案内板３２ｃは、上案内板３２ｂの内端（下端）に連続して形成されると共に、排出口２１ａの左右両側に配置されており、その案内面は、トンネル幅方向において対向して、排出口２１ａの直前（正面）に向けて傾斜している。

これにより、上案内板３２ｂ及び下案内板３２ｃは、チャンバ２０内に取り込まれた大礫Ｗを、排出口２１ａの直前に向けて案内することができる。更に、下案内板３２ｃは、自ら排出口２１ａの直前に案内した大礫Ｗを、チャンバ２０の最底部となるその位置に保持することができる。

そして、収納部３２内には、削岩機３１がそれぞれ収納されており、これらの削岩機３１は、上案内板３２ｂ及び下案内板３２ｃの裏面に支持されている。また、削岩機３１は、大礫Ｗを破砕するための刃具３１ａを有しており、この刃具３１ａは、出没可能に支持されている。即ち、刃具３１ａは、下案内板３２ｃに形成される挿通孔３２ｄから、排出口２１ａの直前に向けて、突出可能に支持されており、このように、下案内板３２ｃから突出することにより、出口２１ａの直前に案内された大礫Ｗを、破砕可能となっている。

以上より、トンネル掘削機１によってトンネル構造体を施工する場合には、先ず、カッタヘッド１２を回転させながら、複数のシールドジャッキ２２を伸長させて既設のセグメントに押し付けることにより、掘削機本体１１が、その既設のセグメントから推進反力を得て、前進すると共に、回転するカッタヘッド１２に装着されたフィッシュテールカッタ１２ｅ及びカッタビット１２ｆが、前方の地盤に切羽を形成して、トンネルを掘削する。

このとき、地盤掘削によって発生した掘削土砂は、カッタヘッド１２の掘削土砂取込口１２ｇを介して、チャンバ２０内に充填されることになり、そのチャンバ２０は、充填された掘削土砂によって、所定の内圧に維持される。そして、チャンバ２０内に充填された掘削土砂は、スクリューコンベヤ２１の回転駆動によって、トンネル後方に向けて排出される。つまり、掘削土砂をチャンバ２０内に充填させて、そのチャンバ２０の内圧を切羽から受ける土圧に対抗させながら、当該チャンバ２０内から掘削土砂を排出する。

これと同時に、短縮したシールドジャッキ２２のトンネル後方においては、エレクタ装置（図示省略）の駆動によって、これに保持されたセグメントが、トンネルの内壁面に沿って、リング状に順次組み立てられる。

即ち、カッタヘッド１２の掘削による掘削量に見合う土砂量を、スクリューコンベヤ２１によって円滑に排出して、チャンバ２０内を常に掘削土砂によって充満させることにより、切羽の安定化を図りつつ、トンネルを掘削する。これと同時に、シールドジャッキ２２の伸長によって、既設のセグメントから推進反力を取って掘進しながら、短縮させたシールドジャッキ２２のトンネル後方において、新設のセグメントを組み立てる。

続いて、トンネル掘削機１が、多くの礫を含む礫地盤に遭遇し、スクリューコンベヤ２１によって排出不可能となる大礫Ｗが、カッタヘッド１２の掘削土砂取込口１２ｇからチャンバ２０内に取り込まれた場合には、トンネル掘削機１の掘進を停止させることなく（トンネル掘削機１を掘進させながら）、当該大礫Ｗを、削岩機３１によって細かく破砕して、掘削土砂と共にスクリューコンベヤ２１によって排出する。

詳細には、チャンバ２０内に取り込まれた大礫Ｗは、カッタヘッド１２が回転していると、当該チャンバ２０に充填された掘削土砂の中を、その底部に向けて次第に落下していく。

次いで、その落下した大礫Ｗは、上案内板３２ｂに当接した後、当該上案内板３２ｂ及び下案内板３２ｃによって順に案内されて、チャンバ２０の最底部となる排出口２１ａの直前に到達する。あるいは、その落下した大礫Ｗは、下案内板３２ｃに当接した後、当該下案内板３２ｃによって案内されて、チャンバ２０の最底部となる排出口２１ａの直前に到達する。

そして、図１乃至図３に示すように、大礫Ｗが、排出口２１ａの直前に案内されて、下案内板３２ｃによって、チャンバ２０の最底部となるその位置に保持されると、削岩機３１を駆動して、その刃具３１ａを突出させる。これにより、削岩機３１は、刃具３１ａによって、大礫Ｗをその左右両側から突き刺すように破砕する。

このとき、刃具３１ａによる破砕動作（出没動作）は、大礫Ｗの大きさが、スクリューコンベヤ２１によって排出することができる程の大きさになるまで、行われる。例えば、大礫Ｗの直径がスクリューコンベヤ２１の回転半径よりも小さくなるまで、刃具３１ａの破砕動作を繰り返す。

次いで、大礫Ｗが削岩機３１によって細かく破砕されると、その破砕後の礫片は、掘削土砂と共に排出口２１ａ内に取り込まれて排出される。

従って、本発明に係るトンネル掘削機１によれば、チャンバ２０内に取り込まれた大礫Ｗを排出口２１ａの直前に案内する案内板３２ｂ，３２ｃと、排出口２１ａの直前に案内された大礫Ｗを破砕する削岩機３１とを、回転するカッタヘッド１２に干渉させることなく設置することができる。これにより、掘進を停止させることなく、大礫Ｗを簡素な構成によって破砕することができる。

また、削岩機３１を収納可能とした収納部３２を、掘削機本体１１の内周面と隔壁１５の前面との亘って設けることにより、当該削岩機３１及び収納部３２を、既存のトンネル掘削機に容易に適用することができる。これにより、大礫Ｗを含んだ礫地盤に対応していないトンネル掘削機を、大礫Ｗを含んだ礫地盤に対応したトンネル掘削機に、容易に変更することができる。

更に、図４に示すように、削岩機３１を収納部３２内に設置する場合には、下案内板３２ｃ及び削岩機３１を、大礫Ｗの大きさ（径）に応じて、トンネル幅方向において移動可能に支持するようにしても構わない。これにより、大礫Ｗの大きさに制限なく、当該大礫Ｗを、排出口２１ａの直前に案内して、容易に破砕することができる。

このとき、下案内板３２ｃを、トンネル前方側から後方側に向かうに従って、トンネル幅方向外側に向けて傾斜させることにより、大礫Ｗをトンネル前方側から排出口２１ａに向けて案内させることができる。これにより、大礫Ｗの破砕を、トンネル前後方向において、排出口２１ａにより近い位置で行うことができるので、その破砕後の礫片を、飛散させることなく、速やかに排出することができる。

次に、本発明の実施例２に係るトンネル掘削機について、図５乃至図１０を用いて詳細に説明する。なお、実施例２における実施例１に示した部材と対応した部材については、実施例１に示した部材の符号と同一の符号を付して、説明を省略している。

図５、図７、図８に示すように、隔壁１５の下部には、左右一対のロッド（礫ずれ防止用ロッド）４１が、チャンバ２０内に向けて突出可能に支持されている。これらのロッド４１は、排出口２１ａのトンネル幅方向両側部に配置されており、トンネル前後方向に延設されている。

即ち、左右一対のロッド４１は、チャンバ２０内に突出することにより、大礫Ｗを、排出口２１ａの直前（正面）において、トンネル幅方向両側（左右両側）から囲い込むことが、可能となっている。これにより、大礫Ｗが排出口２１の直前からトンネル幅方向外側にずれることを、防止することができる。このとき、大礫Ｗの大きさ（径）によっては、左右一のロッド４１によって、大礫Ｗをトンネル幅方向両側から挟み込んで固定することができる。

また、ロッド４１の後方には、ロッド出没用ジャッキ４２が隔壁１５に支持されている。このロッド出没用ジャッキ４２は、トンネル前後方向に向けて伸縮可能となっており、そのジャッキ先端は、ロッド４１の基端と接続している。即ち、ロッド出没用ジャッキ４２を伸縮させることにより、ロッド４１のトンネル前後方向への押し出し及び引き込みが可能となっている。

従って、ロッド出没用ジャッキ４２を、トンネル前方側に向けて伸長させることにより、ロッド４１を、隔壁１５内からチャンバ２０内に向けて突出させることができる。一方、ロッド出没用ジャッキ４２を、トンネル後方側に向けて短縮させることにより、ロッド４１を、チャンバ２０内から隔壁１５内に向けて没入させることができる。

なお、図８においては、左右一対のロッド４１のうち、左側に位置するロッド４１を、最も突出させた状態（ジャッキ伸長状態）とする一方、右側に位置するロッド４１を、最も没入させた状態（ジャッキ短縮状態）としている。

これに対して、図５、図６、図８、図９に示すように、各カッタスポーク１２ｃの後部には、撹拌翼４３がそれぞれ設けられている。更に、各撹拌翼４３内には、礫破砕用のディスクカッタ４４及びカッタ出没用ジャッキ４５がそれぞれ収納されている。

カッタ出没用ジャッキ４５は、トンネル前後方向に向けて伸縮可能となっており、そのジャッキ先端には、ディスクカッタ４４が回転可能に支持されている。即ち、カッタ出没用ジャッキ４５を伸縮させることにより、ディスクカッタ４４のトンネル前後方向への押し出し及び引き込みが可能となっている。

従って、カッタ出没用ジャッキ４５を、トンネル後方側に向けて伸長させることにより、ディスクカッタ４４を、撹拌翼４３内（カッタスポーク１２ｃ内）からチャンバ２０内に向けて突出させることができる。一方、カッタ出没用ジャッキ４５を、トンネル前方側に向けて短縮させることにより、ディスクカッタ４４を、チャンバ２０内から撹拌翼４３内（カッタスポーク１２ｃ内）に向けて没入させることができる。

なお、図５及び図８においては、ディスクカッタ４４を最も突出させた状態（ジャッキ伸長状態）とする一方、図９においては、ディスクカッタ４４を最も没入させた状態（ジャッキ短縮状態）としている。

そして、図５及び図８に示すように、ディスクカッタ４４は、ロッド４１よりも、若干、トンネル径方向外側に配置されているため、カッタヘッド１２の回転時において、ロッド４１よりもトンネル径方向外側を通過する。また、ロッド４１及びディスクカッタ４４の各最大突出量は、カッタヘッド１２の回転時及び回転停止時に関わらず、最も突出した状態のロッド４１と、最も突出した状態のディスクカッタ４４とが、接触しないように設定されている。

つまり、ディスクカッタ４４は、カッタヘッド１２の回転に伴って、左右一対のロッド４１間に囲まれた大礫Ｗのうち、ロッド４１の先端よりもトンネル前方側に突出した突出部分のみに対して、転がり接触することにより、当該突出部分を破砕する。このとき、ディスクカッタ４４は、大礫Ｗに対して、トンネル幅方向外側から転がり接触することになるが、大礫Ｗがロッド４１によってトンネル幅方向両側から挟まれるように囲まれているため、当該大礫Ｗの排出口２１の直前からの逸脱が防止されることになる。

以上より、トンネル掘削機１が、多くの礫を含む礫地盤に遭遇し、スクリューコンベヤ２１によって排出不可能となる大礫Ｗが、カッタヘッド１２の掘削土砂取込口１２ｇからチャンバ２０内に取り込まれた場合には、トンネル掘削機１の掘進を停止させることなく（トンネル掘削機１を掘進させながら）、当該大礫Ｗを、ディスクカッタ４４によって細かく破砕して、掘削土砂と共にスクリューコンベヤ２１によって排出する。

詳細には、チャンバ２０内に取り込まれた大礫Ｗは、カッタヘッド１２が回転していると、当該チャンバ２０に充填された掘削土砂の中を、その底部に向けて次第に落下していく。

また、このように、大礫Ｗがチャンバ２０内に取り込まれると同時に、出没用ジャッキ４２，４５を伸長させて、ロッド４１及びディスクカッタ４４をチャンバ２０内に突出させる。

次いで、図７に示すように、その落下した大礫Ｗは、チャンバ２０の最底部となる排出口２１ａの直前に到達した後、突出したロッド４１間に挟まれる。

そして、図５及び図８に示すように、カッタヘッド１２の回転に伴って、カッタ回転軸１３を旋回中心として旋回するディスクカッタ４４が、ロッド４１間に挟まれた大礫Ｗに接触する。即ち、大礫Ｗにおける上記突出部分のみが、ディスクカッタ４４の転がり接触によって破砕される。このとき、ディスクカッタ４４による破砕動作（旋回）は、大礫Ｗにおける突出部分が無くなるまで、行われる。

次いで、大礫Ｗがディスクカッタ４４によって細かく破砕されると、その破砕後の礫片は、掘削土砂と共に排出口２１ａ内に取り込まれて排出される。

従って、本発明に係るトンネル掘削機１よれば、チャンバ２０内に取り込まれた大礫Ｗを排出口２１ａの直前において囲うロッド４１を、隔壁１５に設ける一方、４１ロッドによって囲まれた大礫Ｗを破砕するディスクカッタ４４を、カッタヘッド１２の後部に設けることにより、カッタヘッド１２の回転と共に、大礫Ｗを破砕することができる。これにより、掘削を停止させることなく、大きな礫Ｗを簡素な構成によって破砕することができる。

また、図１０に示すように、左右一対のロッド４１を複数組設けるようにしても構わない。このとき、複数組のロッド４１は、トンネル幅方向外側に配置される程、上方に設けられている。これにより、大礫Ｗの大きさ（径）に応じて、ロッド４１の組を使い分けることができるので、大礫Ｗの大きさに制限なく、当該大礫Ｗを容易に破砕することができる。

１ トンネル掘削機
１１ 掘削機本体
１２ カッタヘッド
１５ 隔壁
１９ カッタ旋回用モータ
２０ チャンバ
２１ スクリューコンベヤ
３１ 削岩機
３１ａ 刃具
３２ 収納部
３２ａ 前壁
３２ｂ 上案内板
３２ｃ 下案内板
３２ｄ 挿通孔
４１ ロッド
４２ ロッド出没用ジャッキ
４３ 撹拌翼
４４ ディスクカッタ
４５ カッタ出没用ジャッキ
Ｗ 大礫

Claims (8)

1. 筒状をなす掘削機本体と、
   前記掘削機本体の前端部に回転可能に支持されるカッタヘッドと、
   前記カッタヘッドの後方で、且つ、前記掘削機本体内に設けられる隔壁と、
   前記カッタヘッドと前記隔壁との間に形成され、前記カッタヘッドによって掘削された掘削土砂を蓄えるチャンバと、
   前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を、前記隔壁を貫通した排出口から機外に向けて排出する排土装置と、
   前記隔壁の前面に設けられると共に、前記排出口の側部まで延在し、前記チャンバ内に取り込まれた礫を、前記排出口の直前に向けて案内する案内板と、
   前記案内板に上方から覆われるように当該案内板に支持され、前記案内板によって前記排出口の直前に案内された礫を破砕する削岩機とを備える
   ことを特徴とするトンネル掘削機。
2. 請求項１に記載のトンネル掘削機において、
   前記削岩機は、礫を破砕する刃具を有し、
   前記刃具は、前記案内板から突出可能に支持される
   ことを特徴とするトンネル掘削機。
3. 請求項１または２に記載のトンネル掘削機において、
   前記案内板及び前記削岩機は、礫の大きさに応じて、トンネル幅方向に移動可能に支持される
   ことを特徴とするトンネル掘削機。
4. 請求項３に記載のトンネル掘削機において、
   前記排出口の側部に位置する前記案内板は、トンネル前方側から後方側に向かうに従って、トンネル幅方向外側に向けて傾斜する
   ことを特徴とするトンネル掘削機。
5. 筒状をなす掘削機本体と、
   前記掘削機本体の前端部に回転可能に支持されるカッタヘッドと、
   前記カッタヘッドの後方で、且つ、前記掘削機本体内に設けられる隔壁と、
   前記カッタヘッドと前記隔壁との間に形成され、前記カッタヘッドによって掘削された掘削土砂を蓄えるチャンバと、
   前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を、前記隔壁を貫通した排出口から機外に向けて排出する排土装置と、
   前記隔壁における前記排出口の左右両側部に、前記チャンバ内に向けて突出可能に支持され、前記チャンバ内に取り込まれた礫を、前記排出口の直前において、トンネル幅方向両側から囲い込む左右一対の礫ずれ防止用ロッドと、
   前記カッタヘッドの後部に、前記チャンバ内に向けて突出可能に支持され、前記礫ずれ防止用ロッドによって囲まれた礫を破砕する礫破砕用カッタとを備える
   ことを特徴とするトンネル掘削機。
6. 請求項５に記載のトンネル掘削機において、
   前記左右一対の礫ずれ防止用ロッドを、複数組備え、
   前記複数組の礫ずれ防止用ロッドは、トンネル幅方向外側に配置される程、上方に位置する
   ことを特徴とするトンネル掘削機。
7. 請求項５または６に記載のトンネル掘削機において、
   前記カッタヘッドの後部に設けられ、前記チャンバ内に蓄えられた掘削土砂を撹拌する撹拌翼を備え、
   前記礫破砕用カッタは、前記撹拌翼から突出可能に支持される
   ことを特徴とするトンネル掘削機。
8. 請求項５乃至７のいずれかに記載のトンネル掘削機において、
   前記礫破砕用カッタは、
   前記カッタヘッドの回転に伴って、前記礫ずれ防止用ロッドによって囲まれた礫に対して転がり接触するディスクカッタである
   ことを特徴とするトンネル掘削機。

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