JPH09328992A

JPH09328992A - 多機能型噴射装置を備えた掘削機および噴射ノズルの取付構造

Info

Publication number: JPH09328992A
Application number: JP14690296A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Taniguchi; 和之谷口; Hajime Demura; 肇出村; Yoshiharu Kiritani; 祥治桐谷
Original assignee: Sato Kogyo Co Ltd
Current assignee: Sato Kogyo Co Ltd
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1996-06-10
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】カッタ寿命を向上させるとともに、掘削途中に
発生する各種の付随作業、具体的には障害物の除去、止
水や切羽自立のための地盤改良、砂礫掘削土砂の泥土化
などに対して迅速に対応できるようにする。【解決手段】掘削ヘッド２面に複数の噴射ノズル１３、
１３…を備え、前記掘削機内または掘削機外に、前記噴
射ノズル１３を共通の噴射口とする超高圧水供給ユニッ
ト１４、作泥土材供給ユニット１５および地盤固化材供
給ユニット１６を備え、前記噴射ノズル１３から噴射さ
れる噴射液を任意に切換え可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド機、ＴＢ
Ｍなどのトンネル掘削機、大型構造物の基礎杭施工用掘
削機、地下空間用の地下掘削機などの掘削機において、
ビット類の寿命向上を図るとともに、掘削中に生じる種
々の問題、具体的には前方に巨礫、障害物が出現したた
めこれを破砕したい場合、砂礫層に進入したため地山の
土質性状を変化させたい場合、ビット交換などのために
切羽地山の止水、改良などを必要とする場合などの各ケ
ースに総合的に対応できるようにした掘削機およびこれ
に好適に適用される噴射ノズルの取付構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、密閉式シールド機などによるトン
ネル施工の場合、掘削中にカッタヘッドの前面に巨礫や
流木、あるいはコンクリートやシートパイルなどの障害
物が出現することがある。この場合、そのまま掘進した
場合にはカッタヘッドに損傷が生じたり、土砂排出装置
等に異常が発生したりするため、地上から薬液注入など
による地盤改良を行い止水および切羽の自立を図った
後、シールド機のカッタチャンバ内に作業員が入り障害
物を除去している。近年、特開昭６３−１１７９４号公
報、特開平３−５５３９６号公報などに示されるよう
に、巨礫や流木、コンクリート類などの障害物を効率的
に除去するために、カッタヘッド面に超高圧水噴射ノズ
ルを備えた掘削機が提案されている。

【０００３】一方、シールド工事においては、掘進距離
の長距離化や掘進深度の増大など施工条件は益々厳しい
ものになってきている。掘進距離が増すことに伴い、カ
ッタビットの耐久性が求められ、各種の長寿命ビットの
開発も行われているが、全掘削長をビット交換無しに掘
削することは到底不可能であり、必ず掘削中に何回かの
ビット交換作業を必要とする。かかるビット交換作業
は、予めビットの摩耗量予測の下、交換予定距離毎に地
上側から掘削進路周辺の地盤改良を行って止水および地
盤固化を図り、シールド機がこの地盤改良部位に到達し
た時に一時的に掘削作業を中止し、カッタチャンバ内に
作業員が入り手作業によりビット交換を行っている。

【０００４】他方、掘削深度が増大することに伴い、掘
削地盤の土質は砂礫層や岩盤層へと変化するため、この
ような地盤種の掘削も可能なようにカッタビットの他、
ディスクカッタなどのローラビットを装着した複合型の
シールド機が採用されるケースが増えている。このよう
な場合には、ビット類の寿命は軟弱地盤を掘削する場合
に比べると著しく短命となり、頻繁にビット交換を行わ
なければならない状況にある。また、シールド機が砂礫
層に突入した場合には、砂礫掘削土砂に不透水性を与え
るとともに、塑性流動化を促進するため、カッタヘッド
の中心部から作泥土材を注入したりしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、掘削機
によるトンネル掘削においては、掘削中に種々の問題が
生じ、その時々にこれらの問題に具体的に対処してい
る。たとえば、掘削進路の前方に各種障害物が出現した
場合には、これを効率的に取り除く必要があり、またビ
ット交換に際しては切羽周辺地盤の止水や自立安定のた
めに地盤改良を行っている。さらに砂礫層に突入した場
合には、掘削砂礫に対して作泥土材を注入して掘削土砂
に不透水性を付与するとともに、土砂の塑性流動化を図
るなどの処置が必要となる。しかし、これら掘削途中に
発生する各種の付随作業のために掘削効率が低下し、掘
削工程の長期化を招くなど全体工程に多大な影響を及ぼ
すなどの問題が生じている。

【０００６】また、前記薬液注入などによる地盤改良
は、地上側から注入管を挿入して行っているが、地上が
河川域であったり、既に建築物が建設されていたりする
と、地盤改良工事自体が困難であるなどの問題が発生し
ている。

【０００７】一方、前記特開昭６３−１１７９４号公
報、特開平３−５５３９６号公報などに示されるよう
に、超高圧水噴射によって障害物を切断するようにする
方法は非常に有効ではあるものの、同公報に示される噴
射方法は、単に所定位置に設けたあるいは規制された範
囲しか移動できない噴射ノズルより超高圧水を噴射させ
るものであり、障害物を細かく粉砕することは困難であ
る。したがって、そのまま切断した障害物を土砂排出装
置によって排出することはできないため、やはりカッタ
チャンバの中に作業員が入り、切断した障害物を人力に
より除去する必要がある。

【０００８】また、泥水シールド機や土圧シールド機な
どにおいて、掘削砂礫土砂に作泥土材の注入を行う場合
であっても、実際は掘削ヘッドの前面側において作泥土
材の注入により掘削土と作泥土材とが均一に混合される
ことは少なく、カッタチャンバの内部に取り込まれた後
にアジテータなどの攪拌翼を用いて均一混合を図ってい
るのが現状である。従って、摩擦係数の大きな砂礫等が
カッタヘッドに直接的に接触することにより、カッタや
面板の摩耗が極端に早いなどの問題が発生している。

【０００９】他方、掘削機によるトンネル掘削技術にお
いては、全削孔費に占めるカッタ費の比率が大きいた
め、カッタの交換回数が増えればその分だけ必然的に削
孔費が増大する。したがって、掘削効率を低下させるこ
となくカッタ寿命の延命化を図ること、あるいは掘削効
率の向上などが恒久的な課題として存在する。

【００１０】そこで本発明の第１の課題は、カッタの寿
命向上を図るとともに、掘削途中に発生する各種の付随
作業、具体的には障害物の除去、止水や切羽自立のため
の地盤改良、砂礫掘削土砂の泥土化などに対して迅速に
対応できるようにし掘削効率の向上を実現し得る多機能
型噴射装置を備えた掘削機を提供すること、並びに掘削
進路の前方に出現した障害物を細かく破砕し土砂排出装
置等により通常の掘削土砂と同様に排出することを可能
とし、また作泥土材と切羽地山との均一混合を可能とし
た前記掘削機に対して好適に適用可能な噴射ノズル取付
構造を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記第１の課題を解決す
るために本発明は、掘削ヘッド面に複数のカッタを備
え、この掘削ヘッドが掘削方向軸回りに回転することに
より掘削面の破砕を行うようにした掘削機において、前
記掘削ヘッド面に複数の噴射ノズルを備え、前記掘削機
内または掘削機外に、前記噴射ノズルを共通の噴射口と
する超高圧水供給ユニット、作泥土材供給ユニットおよ
び地盤固化材供給ユニットの内の少なくとも２つ以上を
備え、前記噴射ノズルから噴射される噴射液を任意に切
換え可能としたことを特徴とするものである。この場
合、前記超高圧水の噴射圧を１０００〜２５００kg/cm²
とし、作泥土材の噴射圧を５０〜１５０kg/cm²とし、地
盤固化材の噴射圧を２００〜１０００kg/cm²とするのが
望ましい。

【００１２】したがって、本発明掘削機の場合には、掘
削ヘッド面に設けた噴射ノズルより超高圧水、作泥土材
または地盤固化材を選択的に噴射できるようにしてある
ため、掘削中に直面する種々の問題に対して総合的にか
つ迅速に対応することができるようになる。具体的に、
掘削予定進路の前方に巨礫、障害物等が出現した場合に
は、前記超高圧水の噴射によりこれを破壊することがで
き、また砂礫層に突入した場合には作泥土材の噴射によ
り掘削土砂を泥土化することができる。また、カッタ交
換などにより止水や切羽地山の自立が必要である場合に
は、直接掘削面の前方および上方に地盤固化材を噴射し
地盤の固結を図ることができる。

【００１３】さらに、前記超高圧水を噴射させて切羽地
山に溝や割れ目を形成しながら掘進することにより、ま
たは超高圧水噴射により出現した障害物の破砕を行うこ
とにより、さらに掘削ヘッド前面の砂礫掘削土砂の泥土
化により、カッタの負荷が低減するためビット類の寿命
を向上させることができる。他の付随効果としては、噴
射水の冷却効果によって摩耗を低減できる。以上より、
カッタ交換の頻度が少なくなるとともに、効率的にカッ
タ交換ができるようになり、もって工費の低減化および
工期の短縮化を図ることができるようになる。また、地
盤改良は直接掘削機からの固化材噴射により行うため、
地上占有状況の制約を一切受けることがないなどの利点
がもたらされる。

【００１４】また、前記第２の課題を解決するために本
発明は、掘削機の掘削ヘッド面に取付けられる噴射ノズ
ルの取付構造であって、前記掘削ヘッド面内に略埋設さ
れた回転可能な回転ヘッドに対し、この回転ヘッドの回
転軸心から偏位した位置に前記噴射ノズルを設け、前記
掘削ヘッドの回転による移動とは別に、前記噴射ノズル
を前記回転ヘッドの回転により所定の円軌跡に沿って連
続的に回転運動させるようにしたことを特徴とするもの
である。

【００１５】あるいは、前記掘削ヘッド面内に略埋設さ
れた回転可能な回転ヘッドに対し、この回転ヘッドの回
転軸心方向に対して噴射軸を傾斜させた状態で前記噴射
ノズルを設け、前記回転ヘッドの回転により前記噴射ノ
ズルの噴射方向を連続的に変化させることでもよい。

【００１６】さらに好ましくは、前記掘削ヘッド面内に
略埋設された回転可能な回転ヘッドに対し、この回転ヘ
ッドの回転軸心から偏位しかつ回転ヘッドの回転軸心方
向に対して噴射軸を傾斜させた状態で前記噴射ノズルを
設け、前記掘削ヘッドの回転による移動とは別に、前記
噴射ノズルを前記回転ヘッドの回転により所定の円軌跡
に沿って連続的に回転運動させるとともに、噴射ノズル
の噴射方向を連続的に変化させることもできる。

【００１７】この場合に、前記噴射ノズルを埋設された
球体状ノズルとし、噴射停止時に前記球体状ノズルを回
転させ噴射口を閉鎖することにより、噴射ノズルの目詰
まりを防止するのが望ましい。さらに、前記球体状ノズ
ルに直線状の噴射液流路の他に、この噴射液流路より分
岐する逆洗用流路を形成し、前記噴射停止時に別途形成
した洗浄水流路から前記逆洗用流路に洗浄水を逆流させ
ることもできる。

【００１８】したがって、本第２発明によれば、噴射ノ
ズルが掘削ヘッドの回転とは別に、噴射ノズルの位置が
連続的に変化し、または／および噴射方向が連続的に変
化するため、前方の巨礫や障害物を細かく破砕すること
が可能となる。したがって、作業員がカッタチャンバ内
に入り切断した障害物等を除去する必要はなく、通常の
掘削土砂と同様に流体輸送、ベルトコンベアなどで搬送
することができるようになり掘削効率が飛躍的に向上す
る。また、作泥土材の噴射に際しても、噴射ノズルを回
転運動させながら、または／および噴射方向を連続的に
変化させながら、前方の掘削された砂礫土砂中に作泥土
材を噴射することにより、砂礫土砂と作泥土材とを均一
に混合することができるようになり、安定した掘削およ
び排土が実現されるとともに、カッタの摩耗も低減され
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて詳述する。図１は通常の泥水式シール
ド機の概略断面図であり、図２は前記泥水式シールドへ
本発明を適用した場合の概念図であり、図３はその正面
図である。泥水式シールド機１は、自立性の小さい軟弱
な土質や地下水位の高い砂質、砂礫質地盤に対して適用
されるシールド機であり、切羽の安定はカッタチャンバ
５内に送泥管７を通じて泥水を供給し、その泥水圧およ
び泥水の安定液作用並びにカッタ面板の山留め作用によ
って図られるようになっている。マシン本体の前面には
カッタヘッド２（本発明にいう掘削ヘッド）を備え、こ
のカッタヘッド２面に取付けられた多数のカッタビット
３、３…により地山を連続的に破砕して掘進する。破砕
された掘削土砂はカッタチャンバ５内に取り込まれ、ア
ジテータ４により細かく破砕されるとともに、排泥管８
を通じて図示しない排土処理施設まで輸送される。な
お、６は前記カッタヘッド２を回転させるためのカッタ
モータであり、１０はシールド１をセグメント１１を反
力部材として前進させるためのシールドジャッキであ
る。また、シールド１の後方側では逐次エレクター９に
よりセグメント１１が設置される。

【００２０】本発明では、前記カッタヘッド１の前面側
に複数の噴射ノズル装置１３、１３…を備える。前記噴
射ノズル装置１３の形成態様としては、図３に示される
ように、Ｙ字状のカッッタスポーク２３の軸線に沿って
その幅方向中央に所定間隔で設けることでもよいし、ま
た図示しないがカッタヘッド２の面板に対して設けるこ
ともできる。なお、カッタヘッド２の周縁部に斜め方向
に向けて配設された噴射ノズル装置１３ａおよびトンネ
ル半径方向に向けて配設された噴射ノズル装置１３ｂは
切羽地山の自立のために、特に地盤固化材噴射時にのみ
使用される。

【００２１】他方で、前記シールド機１の内部または外
部（地上も含む。）に、前記噴射ノズル装置１３、１３
…を噴射口とする超高圧水供給ユニット１４、作泥土材
供給ユニット１５および地盤固化材供給ユニット１６を
備えるとともに、前記噴射ノズル装置１３、１３…から
噴射される噴射液のオンオフ制御および他の流路への逆
流防止のために、これら各種ユニット１４〜１６から噴
射ノズル装置１３、１３…に至る各送給路の途中に制御
バルブ２０〜２２を設けている。

【００２２】以下、前記噴射ノズル装置１３と各種ユニ
ット１４〜１６の構造についてさらに詳述すると、前記
噴射ノズル装置１３の具体的構造としては幾つかの構造
が考えられる。先ず、図４に示される第１例は、カッタ
ヘッド２の回転による移動とは別に、噴射ノズルを所定
の小円軌跡に沿って連続的に回転運動させるようにした
ものである。図４において、噴射ノズル３９を保持する
回転ヘッド２４がカッタスポーク２３内にほぼ埋設状態
で軸受２５、２５によって支持されることにより自転可
能に取付けられ、かつ前記回転ヘッド２４の底部側周囲
には噛合歯２９が形成され、別途配設された油圧モータ
３０の原動ギア３１と噛合し、前記油圧モータ３０の始
動により回転させられるようになっている。前記噴射ノ
ズル３９は回転ヘッド２４の回転軸心Ｏから偏位した位
置に配置されることにより、回転ヘッド２４の回転によ
り所定の円軌跡に沿って連続的に回転運動するようにな
っている。

【００２３】噴射液の供給は、カッタヘッド２の固定側
板２Ａに環状流路３７を形成し、作泥土材・固化材送給
管３５または超高圧水送給管３４から送られた各噴射液
を前記環状流路３７に回し、回転ヘッド２４に形成され
た噴射液流路２４ａが回転中のどの位置にあっても噴射
液が送給される構造としてある。なお、前記環状流路３
７を跨ぐ両側には夫々凹溝が形成され、この凹溝に対し
て回転ヘッド２４の裏面と接触するパッキン３８が嵌設
されることにより水密性が確保されている。

【００２４】次いで、図５に示される第２例は、噴射ノ
ズルの位置を固定としながら噴射方向を連続的に変化さ
せるようにしたものである。上記第１例と同一符号のも
のについては説明を省略する。図５において、回転ヘッ
ド２４の回転軸心Ｏ位置にはバルブ兼用の球体ノズル２
６が設けられ、この球体ノズル２６に連続して背面側に
延長される、多少いびつに屈曲した屈曲外管２７および
この屈曲外管２７内に同心的に配設された超高圧水用屈
曲内管２８とが設けられている。前記球体ノズル２６の
噴射方向は回転ヘッド２４の回転軸心Ｏに対して角度β
だけ傾斜させてあり、前記屈曲外管２７および屈曲内管
２８の先端部の方向は前記噴射方向に一致させてある。
前記屈曲外管２７と屈曲内管２８とはスイベルジョイン
ト３２によって回転可能な状態で封水されている。した
がって、各種噴射液を前記球体ノズル２６から噴射しな
がら前記回転ヘッド２４を回転させると、噴射口２６ａ
の向きが連続的に変化するため、噴射液の噴射面を円錐
状とすることができる。

【００２５】また、各噴射液の噴射について、前記屈曲
内管２８の先端には超高圧水用噴射ノズル２８ａが設け
られ、超高圧水供給管３４および屈曲内管２８を通じて
送られた超高圧水は前記超高圧水用噴射ノズル２８ａよ
り噴射され、前記球体ノズル２６を通過して前方に噴射
されるようになっている。また作泥材・固化材供給管３
５を通じて送給された作泥材または固化材は、前記屈曲
外管２７と屈曲内管２８との環状間隙空間を流路として
流れ、前記球体ノズル２６から所定圧をもって噴射され
る。

【００２６】さらに、図６に示される第３例は、前記第
１例と第２例の複合型で、カッタヘッド２による移動と
は別に、噴射ノズルを所定の小円軌跡に沿って連続的に
回転運動させるとともに、噴射方向を連続的に変化させ
るようにしたものである。図６において、回転ヘッド２
４の回転軸心Ｏから距離ｈだけ偏位した位置にバルブ兼
用の球体ノズル２６が設けられ、この球体ノズル２６に
連続して背面側に延長される、略ヘ字状に屈曲した屈曲
外管４１およびこの屈曲外管４１内に同心的に配設され
た超高圧水用屈曲内管４０とが設けられている。前記屈
曲外管４１と屈曲内管４０とは第２例と同様にスイベル
ジョイント３２によって回転可能な状態で封水されてい
る。したがって、各種噴射液を噴射しながら前記回転ヘ
ッド２４を回転させると、図７に示されるように、球体
ノズル２６が所定の円軌跡線（Ｌ）に沿って連続的に回
転運動するとともに、噴射口２６ａの向きが連続的に変
化する。

【００２７】上記第２例および第３例において、前記球
体ノズル２６は、流体による回転位置制御機構（図示し
ない）により回転自在とされ、図８に示されるように、
噴射液の停止時には球体ノズル２６を回転させて噴射口
を閉鎖しノズル口の目詰まりを防止するようにしてい
る。

【００２８】また、前記球体ノズル２６には直線状の噴
射液流路２６ａの他に、この噴射液流路２６ａより分岐
する逆洗用流路２６ｂが形成され、一方前記回転ヘッド
２４の内部には洗浄水流路２４ｂが形成されており、前
記噴射停止時に洗浄水流路２４ｂからの洗浄水を供給
し、これを噴射液流路に逆流させるようにしている。前
記逆洗水の供給は、カッタヘッド２の固定側板２Ａに環
状給水溝４２を形成し、洗浄水管３６から送給された洗
浄水を前記洗浄水流路２４ｂに供給するようにしてい
る。なお、前記環状給水溝４２を跨ぐ両側には夫々凹溝
が形成され、この凹溝に対して回転ヘッド２４の裏面と
接触するパッキン３８が嵌設されることにより漏水が防
止されている。

【００２９】一方、超高圧水を製造するとともに、前記
噴射ノズル装置１３まで送給するための超高圧ポンプ１
７は、具体的には図９に示されるように、油圧ユニット
４４と、給水ユニット４５とブースター（増圧機）４６
とアキュムレータ４３とから構成され、油圧ユニット４
４から吐出された作動油によりブースター４６内のピス
トンが左右に動作され、ウォーターチャンバー内にある
水が圧縮され超高圧水となる。また、アキュムレータ４
３を送給路途中に介在させることにより超高圧水の圧力
が一定に保たれるようになっている。通常は、前記超高
圧ポンプ１４によって１０００〜４０００kg/cm²程度の
超高圧水を発生させることができるが、概ね巨礫やコン
クリートの破砕に際しては概ね１０００〜２５００kg/c
m²程度の噴射圧に設定される。

【００３０】他方、作泥土材は、掘削土砂が砂や砂礫の
場合で、微粒子量が十分でないときに、良好な泥土化を
行うために添加混合するもので、機能的には掘削土砂の
微粒子分を補い、掘削土砂に不透水性と塑性流動性とを
与える。前記作泥土材としては、通常水に対してベント
ナイトや粘土、ＣＭＣ等粘性を付与するものを添加混合
したものが使用される。また、地盤固化材としては、水
ガラス系固化材、セメント系固化材などが使用される。

【００３１】前記作泥土材を送給するための注入ポンプ
１８および地盤固化材を送給するための注入ポンプ１９
としては、たとえばプランジャーポンプなどの高圧用ポ
ンプが好適に用いられる。前記作泥土材の噴射圧として
は概ね５０〜１５０kg/cm²に設定され、前記地盤固化材
の噴射圧としては概ね２００〜１０００kg/cm²に設定さ
れる。

【００３２】前記多機能型噴射装置を備えたシールド機
を用いてトンネル掘削を行うに当たっては、掘削中に掘
削進路の前方に巨礫や障害物が出現した場合には、図１
０に示されるように、超高圧ポンプ１７を始動させると
ともに、制御バルブ２０を開としてカッタヘッド２前面
の噴射ノズル装置１３、１３…から超高圧水を噴射して
前記巨礫や障害物を細かく粉砕する。なお、超高圧水の
噴射は通常の掘進時においても掘削補助のために使用す
ることができる。

【００３３】また、砂礫層などに突入して作泥土材の注
入が必要となったならば、図１１に示されるように、注
入ポンプ１８を始動させるとともに、制御バルブ２１を
開としてカッタヘッド２前面の噴射ノズル装置１３、１
３…から作泥土材を噴射して掘削ヘッド２前面の土砂と
作泥土材との混合を図る。塑性流動化の範囲Ｓは作泥土
材の注入圧の調整により制御する。

【００３４】また、湧水量が多いため止水を図る必要が
生じたり、あるいはカッタヘッド２のカッタが摩耗して
交換が必要となったならば、図１２に示されるように、
注入ポンプ１９を始動させるとともに、制御バルブ２２
を開としてカッタヘッド２前面の噴射ノズル装置１３、
１３…から地盤固化材を噴射して掘削ヘッド２前面およ
び周囲の地山固化を図る。なお、地盤固化は横坑発進
部、到達部および曲線部などにおいて行ってもよい。な
お、地盤固化材噴射の後には、送給路内に滞留している
固化材が固化し流路を閉塞しないように、前記噴射ノズ
ル流路の洗浄を行うようにするのがよい。

【００３５】ところで、前記例では超高圧水供給ユニッ
ト１４、作泥土材供給ユニット１５および地盤固化材供
給ユニット１６の３ユニットの組合せとしたが、これら
ユニットの内の２つを任意の組合せで設置することでも
よい。

【００３６】また、本実施例では泥水式シールド機への
適用について詳述したが、土圧式シールド機、ＴＢＭ
（Tunnel Boring Machine)、基礎杭施工用掘削機、地下
空間用の地下掘削機などへ対しても同様に適用すること
ができる。前記ＴＢＭへの適用に関しては、超高圧水の
噴射は主に掘削補助として使用される。ＴＢＭは山岳ト
ンネル用の掘削機であり、カッタヘッド２にディスクカ
ッタなどの岩盤用切削具を備えている。掘削対象地山が
岩盤であることから巨礫や障害物の出現自体の可能性が
低く、またこれらの障害物であっても破砕は可能である
が、カッタ負荷が大きく摩耗が大きい。

【００３７】したがって、図１３〜図１５に示されるよ
うに、掘削予定線上に予め超高圧水により岩盤に割れ目
・切削溝４８を人為的に形成しておき、ディスクカッタ
４７の刃先４７ａが前記割れ目・切削溝４８上を転動し
ながら破砕を行うようにすることにより、カッタ負荷を
低減できカッタ寿命を向上させることができる。

【００３８】また、ＴＢＭの掘削対象地山は岩盤である
ため、地山の地盤改良や作泥土材の注入を必要とするケ
ースは少ないが、岩盤層の途中に軟弱層や砂礫層が入り
込んでいたりする場合もあるため、本発明に従って超高
圧水供給ユニットの他、地盤固化材供給ユニットや作泥
土材供給ユニットを設備し、任意選択的に噴射可能とし
ておくことのメリットは大きい。

【００３９】

【発明の効果】以上詳説のとおり、本発明によれば、カ
ッタ寿命の向上を図ることができるとともに、掘削途中
に発生する各種の付随作業、具体的には障害物の除去、
止水や切羽自立のための地盤改良、砂礫掘削土砂の泥土
化などに対して迅速に対応できるようになり、もって掘
削効率が向上する。

【００４０】また、掘削ヘッドの回転による移動とは別
に、噴射ノズル自体を所定の円軌跡に沿って連続的に回
転運動させ、あるいは噴射方向を連続的に変化させるよ
うにしたため、掘削進路の前方に出現した障害物を細か
く破砕し土砂排出装置等により通常の掘削土砂と同様に
排出することが可能となる。また、掘削ヘッドの前方で
噴射された作泥土材と掘削土砂とを均一に混合できるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般の泥水式シールド機の概略断面図である。

【図２】前記泥水式シールド機に本発明を適用した場合
の概念図である。

【図３】その正面図である。

【図４】第１噴射ノズル装置例の要部拡大縦断面図であ
る。

【図５】第２噴射ノズル装置例の要部拡大縦断面図であ
る。

【図６】第３噴射ノズル装置例の要部拡大縦断面図であ
る。

【図７】その正面図である。

【図８】噴射停止時の噴射ノズル装置の要部拡大縦断面
図である。

【図９】超高圧ポンプの概略図である。

【図１０】掘削中における超高圧水噴射時の概念図であ
る。

【図１１】掘削中における作泥土材噴射時の概念図であ
る。

【図１２】掘削中における地盤固化材噴射時の概念図で
ある。

【図１３】ＴＢＭに対して本発明を適用した場合の概略
図である。

【図１４】その正面図である。

【図１５】ＴＢＭのディスクカッタによる切削状態図で
ある。

【符号の説明】

１…泥水式シールド機、２…カッタヘッド、３…カッタ
ビット、１３…噴射ノズル装置、１４…超高圧水供給ユ
ニット、１５…作泥土材供給ユニット、１６…地盤固化
材供給ユニット、１７…超高圧ポンプ、１８・１９…注
入ポンプ、２０〜２２…制御バルブ、２４…回転ヘッ
ド、２５…軸受、２６…球体ノズル、２６ａ…噴射口、
２６ｂ…逆洗用流路、２７・４１…屈曲外管、２８・４
０…屈曲内管、２８ａ…超高圧水用噴射ノズル、３２…
スイベルジョイント、３７…環状流路、３９…噴射ノズ
ル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】掘削ヘッド面に複数のカッタを備え、この
掘削ヘッドが掘削方向軸回りに回転することにより掘削
面の破砕を行うようにした掘削機において、前記掘削ヘッド面に複数の噴射ノズルを備え、前記掘削機内または掘削機外に、前記噴射ノズルを共通
の噴射口とする超高圧水供給ユニット、作泥土材供給ユ
ニットおよび地盤固化材供給ユニットの内の少なくとも
２つ以上を備え、前記噴射ノズルから噴射される噴射液
を任意に切換え可能としたことを特徴とする多機能型噴
射装置を備えた掘削機。
【請求項２】前記超高圧水の噴射圧を１０００〜２５０
０kg/cm²とし、作泥土材の噴射圧を５０〜１５０kg/cm²
とし、地盤固化材の噴射圧を２００〜１０００kg/cm²と
した請求項１記載の多機能型噴射装置を備えた掘削機。
【請求項３】掘削機の掘削ヘッド面に取付けられる噴射
ノズルの取付構造であって、前記掘削ヘッド面内に略埋設された回転可能な回転ヘッ
ドに対し、この回転ヘッドの回転軸心から偏位した位置
に前記噴射ノズルを設け、前記掘削ヘッドの回転による
移動とは別に、前記噴射ノズルを前記回転ヘッドの回転
により所定の円軌跡に沿って連続的に回転運動させるよ
うにしたことを特徴とする噴射ノズルの取付構造。
【請求項４】掘削機の掘削ヘッド面に取付けられる噴射
ノズルの取付構造であって、前記掘削ヘッド面内に略埋設された回転可能な回転ヘッ
ドに対し、この回転ヘッドの回転軸心方向に対して噴射
軸を傾斜させた状態で前記噴射ノズルを設け、前記回転
ヘッドの回転により前記噴射ノズルの噴射方向を連続的
に変化させるようにしたことを特徴とする噴射ノズルの
取付構造。
【請求項５】掘削機の掘削ヘッド面に取付けられる噴射
ノズルの取付構造であって、前記掘削ヘッド面内に略埋設された回転可能な回転ヘッ
ドに対し、この回転ヘッドの回転軸心から偏位しかつ回
転ヘッドの回転軸心方向に対して噴射軸を傾斜させた状
態で前記噴射ノズルを設け、前記掘削ヘッドの回転によ
る移動とは別に、前記噴射ノズルを前記回転ヘッドの回
転により所定の円軌跡に沿って連続的に回転運動させる
とともに、噴射ノズルの噴射方向を連続的に変化させる
ようにしたことを特徴とする噴射ノズルの取付構造。
【請求項６】前記噴射ノズルを埋設された球体状ノズル
とし、噴射停止時に前記球体状ノズルを回転させ噴射口
を閉鎖することにより、噴射ノズルの目詰まりを防止す
る請求項１〜６記載の多機能型噴射装置を備えた掘削機
および噴射ノズルの取付構造。
【請求項７】前記球体状ノズルに直線状の噴射液流路の
他に、この噴射液流路より分岐する逆洗用流路を形成
し、前記噴射停止時に別途形成した洗浄水流路から前記
逆洗用流路に洗浄水を逆流させるようにした請求項６記
載の多機能型噴射装置を備えた掘削機および噴射ノズル
の取付構造。