JPH04176995A - 穿孔装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、掘削機を用いて地盤に穴を穿つ装置に関し、
特に、トンネルの構築、管の敷設、既設管路の更新、竪
坑の構築、縦穴の形成等に好適な穿孔装置に関する。

（従来の技術） 地盤に穴を穿つ装置の一つとして、特開昭５９−１９２
１９３号公報に記載されているように、シールド本体と
、該シールド本体の前部に該シールド本体の軸線の周り
に偏心運動可能に配置された円錐形のロータとを含む掘
進機がある。この掘遺構は、シールド本体に推力を作用
させつつロータを偏心運動させることにより、シールド
本体の前方の土砂をロータで押しのけつつ穴を形成する
。

地盤を掘削することにより地盤に穴を形成する装置の一
つとして、特開昭６０−２４２２９５号公報、特開昭６
１−１０２９９９号公報等に記載されているように、シ
ールド本体と、該シールド本体の前部に該シールド本体
の軸線の周りに回転可能に配置された掘削手段と、該掘
削手段により掘削された掘削物をシールド本体の後方へ
排出する手段とを含む掘削機かある。この掘削機は、シ
ールド本体に推力を作用させつつ掘削手段を回転させる
ことにより地盤を掘削し、掘削物をシールド本体の後方
を経て地上へ排出することにより穴を形成する。地上へ
排出された掘削物は、所定の処理をされた後、所定の場
所に運搬さね、廃棄される。

しかし、前者は、シールド本体の推進時にロータに大き
な反力が作用するから、シールド本体に大きな推力を作
用させなけわばならない。これに対し、後者は、全ての
掘削物を地上に排出することから、排出された掘削物の
処理費用か高価になる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、本体に大きな推力を作用させる必要がなく、
掘削物を地上に排出する必要のない穿孔装置を提供する
ことを目的とする。

（解決手段、作用、効果） 本発明の穿孔装置は、円筒状の本体と、地盤を掘削する
ための、前記本体の前部に支持された掘削手段と、前記
本体内に設けられた区画手段てあって前記掘削手段によ
り掘削された掘削物を受け入れる室を前記本体内に該本
体と共同して規定する区画手段と、前記室に受け入れら
ねた掘削物を前記本体の周りへ押し出す押出し手段と、
前記掘削手段および前記押出し手段を駆動させるべく前
記掘削手段および前記押出し手段に連結された駆動手段
とを備える掘削機を含む。

前記押出し手段は前記室内に本体に対して偏心して配置
されたロータを備え、該ロータは前記本体の軸線を回転
軸線として前記駆動手段により回転される。前記本体は
、前記室内の前記掘削物が前記ロータの回転運動にとも
なフて前記室から前記本体の周りへ押し出されることを
許すべく前記本体をその半径方向へ貫通する少なくとも
１つの穴を有する。

掘削機は、その掘削手段により地盤を掘削しつつ前進さ
れる。掘削物は、本体内の室に受け入れられる。前記室
内に配置されたロータは、駆動手段により本体の軸線を
回転軸線として回転される。このとき、ロータが本体に
対して偏心した状態で回転されるから、空間内に受け入
れられた掘削物は、ロータにより本体の穴を介して本体
の周りに押し出される。

掘削物が本体の周りに押し出されるとき、本体の周りの
土砂は、押し出される掘削物により圧密され、また、押
し出された掘削物自体および押し出される掘削物自体も
圧密される。こわにより、本体の周りには、圧密された
土砂または掘削物かうなる硬い壁または止水性を有する
壁として作用する。

掘削機により形成された穴にはパイプ、覆工、杭等が配
置され、これらはその周りに形成された前記壁により安
定に維持される。

本発明によれば、掘削機が地盤を掘削しつつ前進される
から、従来の圧入式の穿孔装置に比べ小さな推力により
掘削機を前進させることができる。また、掘削物を本体
の周りに移動させるから、地盤沈下を招くおそれがない
。

全ての掘削物を本体の周りに除去する場合は、掘削物の
排出手段および排出物の処理作業が不要であるから、廉
価になる。

しかし、掘削物の一部を本体の周りに除去し、残りの掘
削物を地上へ排出してもよい。この場合は、全ての掘削
物を地上へ排出する場合に比べ、地上へ排出される掘削
物の量が少ないことから、排出物の減少量に対応する分
たけ排出物の積換え作業、運搬作業等地上における処理
作業が減少し、掘削物の処理費用が廉価になる。

前記駆動手段は、前記本体の軸線の周りに回転可能に前
記区画手段に支持されかつ先端部が前記室に配置された
回転軸と、該回転軸を回転させる駆動源とを備えること
ができる。この場合、前記ロータは前記回転軸に偏心し
て支持されている。

（実施例） 第１図〜第３図を参照するに、穿孔装置は、掘削機１０
を含む。掘削機１０は、円筒状のシールド本体１２を備
えるシールド型トンネル掘削機からなる。

本体１２内は、その内部に配置された隔壁１４により、
掘削時に切羽の崩壊を防止すへく所定の圧力状態に維持
される前方域すなわち第１の室１６と、大気圧に維持さ
れる後方域すなわち第２の室とに区画されている。

隔壁１４は、該隔壁を貫通して本体１２の軸線方向へ伸
びる回転軸２０を、複数の軸受２２および筒状部材２４
を介して回転可能に支持している。回転軸２０の回転軸
線は、本体１２の軸線と一致されている。筒状部材２４
は、隔壁１４から第２の室１８の側へ突出されており、
また、回転軸２０のための回転源２６を支持している。

第１の室１６には、ロータ２８が本体１２に対し偏心し
て配置されている。ロータ２８は、直径が後方に向けて
漸次大きくなる円錐台部２８ａと、該円錐台部より大き
い一定の直径を有する円柱部２８ｂとを有しており、ま
た、複数のキー３０と、回転軸２０の先端に螺合された
ナツト３２とにより回転軸２０に相対的回転不能に取り
付けられている。

ロータ２８の先端部には、キャップ３４が図示しない複
数のボルトにより取り付けられているとともに、切羽を
掘削するためのカッタ組立体３６が取り付けられている
。カッタ組立体３６は、本体１２に対し偏心していても
よいが、本体１２に対し偏心していないことが好ましい
。

カッタ組立体３６は、ロータ２８の先端部外周から互い
に角度的間隔をおいて半径方向へ伸びる複数のアーム３
８と、該アームを互いに連結する連結部材４０と、キャ
ップ３４、アーム３８および連結部材４０に取り付けら
れた複数のカッタ４２とを備える。

本体１２の前端部には、第１の室１８の奥部と本体１２
の周りとを連通ずる複数の穴４４が形成されている。穴
４４は、本体１２の軸線の周りの等角度間隔に形成され
ている。しかし、掘削機１２が水平方向へ前進される場
合には、第１図に示すように、下側となる側に穴を形成
しないことか好ましい。

掘削時、掘削機１０は、図示しない竪坑に設置された元
押し装置により発生される推力が掘削機１０の後方に続
く少なくとも１つの管を介して伝達されることにより、
前進される。

前進時、回転軸２０が回転源２６により回転されるから
、ロータ２８およびカッタ組立体３６が回転され、切羽
が掘削され、掘削物は第１の室１６に受け入れられる。

これにより、掘削機１０の前進にともなって切羽面に作
用する力が地盤に蓄積せず、したがって地盤が掘削機１
０に作用する推力により隆起するおそれが少ない。

回転軸２０の回転により、ロータ２８は、本体１２に対
し偏した状態で回転される。これにより、第１の室１６
内の掘削物のうち、大きな塊は、本体１２とロータ２８
との共同作用により、破砕される。

所定量の掘削物が第１の室１６内に受け入れられ、それ
により第１の室１６内の圧力が所定の値に達すると、第
１の室１６内の掘削物は、ロータ２８の偏心運動にとも
なってロータ２８、特に円柱部２８ａにより半径方向外
方へ押され、その結果第１の室１６内の掘削物は穴４４
を介して本体１２の周りへ押し出される。

この際、所定量の掘削物が第１の室１６内に受け入れら
れない限り、すなわち第１の室１６内の圧力が所定の値
に達しない限り、第１の室１６内の掘削物は本体１２の
周りへ移動されない。このため、第１の室１６内の圧力
が所定の圧力に自然に維持され、したがって、第１の室
１６内の圧力を高鯖度に制御することなく、切羽の崩壊
を防止することができる。

本体１２の周りへ押し出された掘削物４６は、押し比さ
れる掘削物自体が本体１２の周りの既存の土砂４８を圧
密させることにより、本体１２とその周りの既存の土砂
４６との間に押し出される。これにより、掘削跡に配置
される管の周りの土砂が時間の経過とともに土圧により
管に密着しても、地盤沈下を生じない。このため、掘削
後に配置される管は、安定に維持される。

また、掘削物が本体１２の周りへ押し出されるとき、本
体１２の周りの土砂４８のみならず、押し出された掘削
物４６も押し出される掘削物により圧密される。これに
より、本体１２の周りには、圧密された掘削物４６およ
び土砂４８からなる硬い壁または止水性が形成される。

掘削物４６が本体１２の周りに押し出されることによる
、地表面における地盤の隆起は、本体１２と地表面との
間の距離を、掘削物４６による圧縮力と土圧とが平衡す
る位置と本体１２との間の距離以上とすることにより、
防止することがてきる。

第１図〜第３図に示す実施例ては、ロータ２８全体が、
すなわち円錐台部２８ａと円柱部２８ｂとが本体１２に
対し偏心されているか、第４図および第５図に示す掘削
機５０のように、円錐台部５２ａは本体１２と同軸的に
配置されているのに対し、円柱部５２ｂは本体１２に対
し偏心されたロータ５２を用いてもよい。また、ロータ
２８，５２の代りに他の手段により掘削物を本体１２の
周りへ押し出すようにしてもよい。

第１の室１６内の掘削物は、いすねかの穴４４を介して
押し出されるから、−以上の穴４４を残し、残りの一以
上の穴４４を閉鎖し、第１の室１６内の掘削物の排出方
向を規制することにより、掘削物の強制押し出しによる
本体１２の周囲の地盤への圧力の作用方向を制限しても
よい。

第１の室１６内の掘削物の一部を公知の排出機構により
地上へ排出してもよい。この場合、排出手段としては、
泥水式排出装置、スクリューコンベア式排出装置等、任
意な公知の排出装置を用いることができる。

第１の室１６内の掘削物の一部を排出手段を利用して地
上へ排出する場合は、たとえば、第１図および第４図に
おいて破線で示すように、ロータ２８の後端部に、後方
へ開口する環状の凹所６０と、ロータ２８の周りの掘削
物の一部を凹所６゜に案内する複数の切欠部６２とを形
成し、排出手段６４を室１６から隔壁１４を貫通して本
体１２の後方へ伸るように隔壁１４に取り付けることが
できる。図示の例では、泥水排出手段６４は、泥水供給
用のパイプと泥水排出用のバイブである。

本発明は、管路の敷設、トンネルの構築、水平方向へ伸
びる穴を形成する装置以外に、杭打ち機のように縦方向
へ伸びる穴を形成する装置にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の穿孔装置で用いる掘削機の一実施例を
示す縦断面図、第２図は第１図の左側面図、第３図は第
１図の３−３線に沿って得た拡大断面図、第４図は掘削
機の他の実施例を示す縦断面図、第５図は第４図の５−
５線に沿って得た拡大断面図である。 １０．５０：掘削機、１２．シールド本体、１４隔壁、
　　　　　　１６　室、 ２０：回転軸、　　　　２６：回転源、２８．５２：ロ
ータ、３６：カッタ組立体、４４：穴、４６：押し出さ
れた掘削物、４８：既存の土砂。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状の本体と、地盤を掘削するための、前記本
   体の前部に支持された掘削手段と、前記本体内に設けら
   れた区画手段であって前記掘削手段により掘削された掘
   削物を受け入れる室を前記本体内に該本体と共同して規
   定する区画手段と、前記室に受け入れられた掘削物を前
   記本体の周りへ押し出す押出し手段と、前記掘削手段お
   よび前記押出し手段を駆動させるべく前記掘削手段およ
   び前記押出し手段に連結された駆動手段とを備える掘削
   機を含み、 前記押出し手段は前記室内に本体に対して偏心して配置
   されたロータを備え、該ロータは前記本体の軸線を回転
   軸線として前記駆動手段により回転され、前記本体は、
   前記室内の前記掘削物が前記ロータの回転運動にともな
   って前記室から前記本体の周りへ押し出されることを許
   すべく前記本体をその半径方向へ貫通する少なくとも１
   つの穴を有する、穿孔装置。
2. （２）前記駆動手段は、前記本体の軸線の周りに回転可
   能に前記区画手段に支持されかつ先端部が前記室に配置
   された回転軸と、該回転軸を回転させる駆動源とを備え
   、前記ロータは前記回転軸に偏心して支持されている、
   請求項（１）に記載の穿孔装置。