JPH0671589U - 拡幅用トンネル掘削機の掘削ずり前方排出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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掘削ず
り前方排出装置を提供する。 【構成】 掘削機本体１の先端に回転可能に装備される
カッターヘッド６の開口６ａに、円筒状ドラム１４の基
端部を一体回転可能に固設してドラム１４の先端側を前
方へ張り出させるとともに、ドラム１４内とカッターヘ
ッド６内とを連通させている。円筒状ドラム１４の内部
には、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。

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６ ｃ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６ ｂ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１ａ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 １ｃ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１ｂ−１・１ｂ−２の重合箇所が増加して中胴１ ｂ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

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【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。