JPH11200763A - 地中掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地山の土質に応じて効率良く縦穴を掘削でき
る地中掘削機とする。 【解決手段】 掘削機本体１に回転装置１０と推進装置
６を取付け、この回転装置１０の回転部にカッタヘッド
３０、バケット式掘削機、穿孔作業機、破砕作業機等の
掘削手段を交替して取付け可能とした地中掘削機であ
り、地山の土質に応じて１つの掘削手段を交替して取付
けることで効率良く地中の穴を掘削する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中に垂直な穴
（縦穴）、水平な穴（横穴）、斜めの穴を掘削する地中
掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】地中に縦穴を掘削する掘削機としては、
特開平６−１４６７６４号公報に示すように、筒状体に
カッタヘッドを回転自在に取付け、その筒状体を順次下
降することでカッタヘッドで地中に縦穴を掘削する掘削
機が提案されている。また、カッタヘッドの代りにバケ
ット等を取付けた地中掘削機が種々提案されている。ま
た、地中に横穴を掘削する掘削機としては、推進用シリ
ンダとグリッパを備えた自己推進式の本体にカッタヘッ
ドを取付けたトンネル掘削機が種々に提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の縦穴、横穴を掘
削する掘削機は、カッタヘッドの回転によって掘削する
掘削機、バケット等で掘削する掘削機などいずれも地山
の地質条件、施工条件に合せた専用の掘削機であり、異
なる地山の地質条件、施工条件に対応できず掘削機の稼
動率が低かった。

【０００４】また、掘削途中で地山の地質条件が変化し
た場合に掘削困難な状態となり、施工効率が著しく低下
していた。

【０００５】そこで、本発明は前述の課題を解決できる
ようにした地中掘削機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用効果】第１の発明
は、掘削した穴に沿って推進する掘削機本体１と、この
掘削機本体１に取付けた回転装置１０と、この回転装置
１０の回転部に交替して取付け可能な複数種類の掘削手
段で構成したことを特徴とする地中掘削機である。掘削
手段としては、カッタヘッド３０、バケット式掘削機５
０、穿孔作業機６０、破砕作業機７０などが用いられ
る。

【０００７】第１の発明によれば、掘削機本体１を推進
しながら回転装置１０の回転部に取付けた掘削手段で地
中を掘削することで地中に縦穴、横穴、斜めの穴を掘削
できる。

【０００８】また、回転装置１０の回転部に地山の土質
や施工方法に対応した掘削手段を交替して取付けること
で、異なる土質の地山、異なる施工方法に対応して効率
良く地中に穴を掘削できる。

【０００９】また、穴を掘削している途中で異なる地質
となった場合には、その地質に対応した掘削手段と交替
して取付けることで効率良く地中に穴を掘削できる。

【００１０】また、掘削手段は回転装置１０で回転する
から、掘削手段としてカッタヘッド３０を用いることが
できるし、掘削手段としてバケット式掘削機５０、穿孔
作業機６０、破砕作業機７０を用いた場合にはそれらを
掘削機本体１に対して回転変位することで広範囲を掘削
できる。

【００１１】第２の発明は、第１の発明において、掘削
機本体１に沿って移動自在でかつ回転しないように設け
たグリッパフレーム２と、このグリッパフレーム２に往
復動自在に設けられて掘削した穴の内壁に押しつけ、離
隔するグリッパ５と、前記グリッパフレーム２と掘削機
本体１とに亘って連結した推進用ジャッキ４で掘削機本
体１を掘削した穴に沿って推進する推進装置６とした地
中掘削機である。

【００１２】第２の発明によれば、グリッパ５を掘削し
た穴の内壁に押しつけ、推進用ジャッキ４を伸び作動す
ることで掘削機本体１が掘削した穴に沿って推進する。
これによって、横穴を掘削する場合でも掘削機本体１を
確実に推進できるし、推進しながら掘削する際の掘削を
反力グリッパ５で支持できる。

【００１３】第３の発明は、第２の発明において、掘削
機本体１を掘削した穴から引き抜く装置を設けた地中掘
削機である。

【００１４】第３の発明によれば、穴を掘削している途
中に地中掘削機全体を掘削した穴から迅速に引き抜きで
きる。

【００１５】これによって、穴を掘削している途中で地
表側で掘削手段を交替して取付ける作業を迅速にできる
ので、穴掘削作業の効率を向上できる。

【００１６】第４の発明は、第２の発明において、回転
装置１０の回転部と掘削手段とに亘ってスイベルジョイ
ント４１を取付けた地中掘削機である。

【００１７】第４の発明によれば、掘削機本体１側と掘
削手段とに亘って流体圧を供給する配管が単純となる。
従って、地山に応じて掘削手段を交替する作業も簡単に
なる。

【００１８】第５の発明は、第２の発明において、前記
回転装置１０の回転部に取付ける掘削手段としてのカッ
タヘッド３０を、そのカッタが拡縮可能な構成とし、前
記グリッパフレーム２に作業ステージ４４を取付けた地
中掘削機である。

【００１９】第５の発明によれば、カッタヘッド１０で
穴を掘削している途中で地中掘削機を掘削した穴から引
き抜く場合に、カッタヘッド３０のカッタを縮めてカッ
タ径を掘削した穴径よりも小さくできるので、掘削した
穴の内壁に取付けた坑壁支持部材とカッタが干渉しない
ので、地中掘削機をスムーズに引き抜きできる。

【００２０】グリッパフレーム２に作業ステージ４４を
取付けたので、グリッパ５を掘削した穴の内壁に押しつ
けてグリッパフレーム２を固定し、掘削機本体１を推進
して掘削手段で穴を掘削している時に作業ステージ４４
は動かない。

【００２１】これによって、掘削作業中に作業ステージ
４４上の作業者が掘削した穴の内壁に坑壁支持部材を容
易に取付けできる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１と図２と図３に示すように、
掘削機本体１は中空パイプ形状である。掘削機本体１に
沿ってグリッパフレーム２が移動自在で回転しないよう
に嵌挿してあり、このグリッパフレーム２と掘削機本体
１の下端部に固着したブラケット３とに亘って複数の推
進用ジャッキ４が連結され、前記グリッパフレーム２に
複数のグリッパ５が図示しないグリッパ用ジャッキで往
復動自在に取付けてあり、これによって推進装置６を構
成している。

【００２３】前記掘削機本体１の下端部に回転装置１０
が取付けてある。この回転装置１０は図４に示すように
構成してある。掘削機本体１の先端部に固着した隔壁板
１１にアウタレース１２をボルト１３で固着し、このア
ウタレース１２にインナレース１４を転動コロ１５を介
して旋回自在に支承し、このインナレース１４の内周面
に形成した内歯１６に油圧モータ１７で駆動されるピニ
オン１８を噛合してある。

【００２４】前記インナレース１４に回転部となるサポ
ートリング１９がボルト２０で固着されている。前記隔
壁板１１の外周縁に沿って外周リング部材２１が固着し
てあり、隔壁板１１の内周寄りに沿って内周リング部材
２２が固着してある。この内周リング部材２２に前隔壁
板２３が外周縁に向けて固着され、この前隔壁板２３に
中間リング部材２４が固着してある。

【００２５】前記中間リング部材２４と外周リング部材
２１でリング状の空間部２５を形成し、その空間部２５
に沿って前記サポートリング１９が旋回する。サポート
リング１９の内周面に装着したリング状の内周側シール
２６が中間リング部材２４の外周面に接し、前記外周リ
ング部材２１にボルト止めしたシール取付リング２７に
外周側シール２８が取付けてあり、この外周側シール２
８がサポートリング１９の外周面に接している。

【００２６】このようであるから、内歯１６とピニオン
１８の噛合部を潤滑油２９で潤滑できるし、その潤滑油
２９がこぼれ落ちることがない。

【００２７】前記回転装置１０の回転部、つまりサポー
トリング１９に掘削手段の一種であるカッタヘッド３０
が着脱自在に取付けてある。このカッタヘッド３０は取
付ベース３１を備えている。取付ベース３１はリングプ
レート３２の外周縁寄りにリング状の取付座３３を固着
したもので、その取付座３３がサポートリング１９にボ
ルト３４で固着してある。

【００２８】前記カッタヘッド３０は取付ベース３１に
固着したヘッド本体３５に固定カッタ３６と可動カッタ
３７を取付けてある。前記固定カッタ３６はカッタヘッ
ド３０の中心を境として放射状方向に取付けてある。可
動カッタ３７はリンク３８とジャッキ３９で中心方向、
外周方向に揺動自在な取付片４０に取付けてある。

【００２９】このようであるから、ジャッキ３９で取付
片４０を外周側に揺動すると可動カッタ３７が外周側に
移動してカッタヘッド３０の掘削径が大となり、ジャッ
キ３９で取付片４０を中心側に揺動すると可動カッタ３
７が中心側に移動してカッタヘッド３０の掘削径が小と
なる。つまり、カッタヘッド３０のカッタは拡縮可能と
なっている。

【００３０】前記カッタヘッド３０のヘッド本体３５の
回転中心にスイベルジョイント４１の回転部４１ａが取
付けてあり、そのスイベルジョイント４１の固定部４１
ｂに配管４２が接続してある。このようであるから、掘
削機本体１側からカッタヘッド３０のジャッキ３９に圧
油を供給する配管が容易となる。

【００３１】前記グリッパフレーム２には作業ステージ
４４が取付けてあり、この作業ステージ４４の上に作業
者が乗って掘削した穴４５の内壁にライナープレートや
セグメントなどの坑壁支持部材４６を取付ける。

【００３２】前記掘削機本体１の先端部にはステアリン
グシュー４７が図示しないジャッキで往復動自在に取付
けてある。このステアリングシュー４７は掘削した穴４
５の内壁に軽く当接しており、掘削機本体１が掘削した
穴４５に沿って正しく移動するように案内する。

【００３３】前記掘削機本体１内には排土管４８が挿通
してある。この排土管４８の一端部はカッタヘッド３０
まで突出し、他端部は地表に設置した真空吸引装置に接
続してカッタヘッド３０で掘削した土砂を地表まで吸引
搬送する。

【００３４】次に縦穴を掘削する作業を説明する。図５
（ａ）に示すように地表Ａに掘削機ＢのクラムシェルＣ
で穴Ｄを掘削し、図５（ｂ）に示すように、その掘削し
た穴Ｄの中にクレーンＥで前述の地中掘削機Ｆを吊り下
げて入れる。グリッパ５を穴の内壁に押しつけてグリッ
パフレーム２を固定し、推進用ジャッキ４を伸び作動し
てカッタヘッド３０を推進しながら回転装置１０でカッ
タヘッド３０を回転する。この時、可動カッタ３７は外
周側に移動して掘削径を大としている。

【００３５】カッタヘッド３０が最大ストローク推進し
たら、グリッパ５を穴の内壁から離し、推進用ジャッキ
４を縮み作動してグリッパフレーム２を作業ステージ４
４とともに掘削機本体１に沿って下方に移動する。この
時、作業ステージ４４が掘削機本体１と干渉しないよう
にしてある。

【００３６】グリッパ５を穴の内壁に押しつけ、推進用
ジャッキ４を伸び作動してカッタヘッド３０を回転しな
がら推進する。以後この動作を順次繰り返して縦穴を順
次掘削する。この時掘削した土砂は図５（ｃ）に示すよ
うに排土管４８で地表まで搬送する。なお、掘削機Ｂの
クラムシェルＣを作業ステージ４４の開口部及び掘削機
本体１の内部を通してカッタヘッド３０の内部まで下降
して掘削土砂を排出しても良い。

【００３７】前述のようにして縦穴を掘削している際に
地山がカッタヘッド３０で掘削できない硬い土質となっ
たり、大きな岩石があったり、転岩がある場合等には前
述の掘削作業を中止して地中掘削機を地表まで移動す
る。例えば、グリッパ５、ステアリングシュー４７を穴
の内壁から離し、前述のクレーンＥで吊り上げて掘削し
た穴から地表まで移動する。この時、可動カッタ３７を
中心に向けて移動して坑壁支持部材４６と干渉しないよ
うにする。つまり、クレーンＥが引き抜き装置となる。

【００３８】地中掘削機を地表まで移動したら、図４に
示す取付ベース３１をサポートリング１９から外し、サ
ポートリング１９に他の掘削手段、例えば図６に示すバ
ケット式掘削機５０、図７に示す穿孔作業機６０、図８
に示す破砕作業機７０を取付ける。

【００３９】前記バケット式掘削機５０は伸縮式ブーム
５１の先端部に旋回機構５２を介してアーム５３を旋回
自在に取付け、このアーム５３の先端部にバケット５４
をシリンダ５５で上下首振り自在に取付けてある。前述
のカッタヘッド３０の取付ベース３１と同一の取付ベー
ス３１に伸縮式ブーム５１を揺動用シリンダ５６で上下
揺動自在に取付けてある。

【００４０】このようであるから、バケット５４で穴の
底部を掘削することができるので、地山に埋設した岩石
などを掘り起しできるし、普通土質の掘削、掘削した土
砂の排土管の取入口近くへの集積などができる。

【００４１】前記穿孔作業機６０は、前述のアーム５３
に穿孔機６１を首振り自在に取付けたもので、穴の底部
に発破挿入用の小穴を穿孔できる。

【００４２】このようであるから、岩盤や大きな岩石が
ある場合にそれらを発破によって破砕できる。

【００４３】前記破砕作業機７０は、前記アーム５３の
先端部にブレーカ７１を上下首振り自在に取付けたもの
で、穴の底部を破砕できる。

【００４４】このようであるから、転石や軟岩がある場
合にそれらを破砕できる。

【００４５】また、図９に示すように取付ベース３１に
バケット式掘削機５０と破砕作業機７０を取付けた掘削
手段などのように複数の作業機を備えた掘削手段として
も良い。

【００４６】前述のように、カッタヘッド３０を他の掘
削手段と取り替えたら掘削した穴の中に再び入れ、他の
掘削手段で穴を掘削する。なお、穴の径が大きい場合に
は他の掘削手段相互を交替して取付ける場合には穴の中
で作業者がバケット５４、穿孔機６１、ブレーカ７１を
交替することも可能である。この場合には作業者が掘削
機本体１内部や掘削機本体１と穴の内壁との間の隙間か
ら出入りする。

【００４７】以上の説明では穴を掘削する途中で掘削手
段を交替して取付ける場合について述べたが、地山の土
質に応じた掘削手段を最初から取付けて穴を掘削するよ
うにしても良い。

【００４８】図１０は第２の実施の形態を示し、送水管
８０と排泥管８１をカッタヘッド３０まで配設し、掘削
した土砂に水を混合して泥水とし、その泥水を排泥管８
１で地表まで排出するようにしてある。

【００４９】また、掘削機本体１は大径の筒状で、その
外周面と掘削した穴４５の内壁との間に環状の空間８２
を形成している。この空間８２に泥水が溜る。

【００５０】前記掘削機本体１に取付けた作業ステージ
４４に坑壁支持部材４６であるセグメントが固定され、
このセグメントでカッタヘッド３０の掘削反力を支持す
るようにしてあると共に、セグメントを地表に設けた推
進用ジャッキで押すことで推進するようにしてある。

【００５１】以上の説明は縦穴の掘削であるが、横穴、
斜めの穴でも前述と同様にして掘削できる。

【００５２】なお、縦穴のみを掘削する地中掘削機の場
合にはクレーン等で吊り上げて、自重で掘削した縦穴に
沿って下降するようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す全体説明図で
ある。

【図２】図１の一部破断平面図である。

【図３】図１の底面図である。

【図４】回転装置の一部拡大断面図である。

【図５】穴の掘削作業説明図である。

【図６】バケット式掘削機の説明図である。

【図７】穿孔作業機を取付けた状態の説明図である。

【図８】破砕作業機を取付けた状態の説明図である。

【図９】バケット式作業機と破砕作業機を取付けた状態
の説明図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態を示す全体説明図
である。

【符号の説明】

１…掘削機本体 ２…グリッパフレーム ４…推進用ジャッキ ５…グリッパ ６…推進装置 １０…回転装置 １１…隔壁板 １２…アウタレース １４…インナレース １６…内歯 １７…油圧モータ １８…ピニオン １９…サポートリング（回転部） ３０…カッタヘッド ３１…取付ベース ３５…ヘッド本体 ３６…固定カッタ ３７…可動カッタ ４１…スイベルジョイント ４１ａ…回転部 ４１ｂ…固定部 ４４…作業ステージ ４５…穴 ４６…坑壁支持部材 ４７…ステアリングシュー ４８…排土管 ５０…バケット式掘削機 ５４…バケット ６０…穿孔作業機 ６１…穿孔機 ７０…破砕作業機 ７１…ブレーカ ８０…送水管 ８１…排泥管 ８２…空間部 Ａ…地表 Ｂ…掘削機 Ｃ…クラムシェル Ｄ…穴 Ｅ…クレーン（引き抜き装置） Ｆ…地中掘削機

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削した穴に沿って推進する掘削機本体
   （１）と、この掘削機本体（１）に取付けた回転装置
   （１０）と、この回転装置（１０）の回転部に交替して
   取付け可能な複数種類の掘削手段で構成したことを特徴
   とする地中掘削機。
2. 【請求項２】 前記掘削機本体（１）に沿って移動自在
   でかつ回転しないように設けたグリッパフレーム（２）
   と、このグリッパフレーム（２）に往復動自在に設けら
   れて掘削した穴の内壁に押しつけ、離隔するグリッパ
   （５）と、前記グリッパフレーム（２）と掘削機本体
   （１）とに亘って連結した推進用ジャッキ（４）で掘削
   機本体（１）を掘削した穴に沿って推進する推進装置
   （６）とした請求項１記載の地中掘削機。
3. 【請求項３】 掘削機本体（１）を掘削した穴から引き
   抜く装置を設けた請求項２記載の地中掘削機。
4. 【請求項４】 回転装置（１０）の回転部と掘削手段と
   に亘ってスイベルジョイント（４１）を取付けた請求項
   ２記載の地中掘削機。
5. 【請求項５】 前記回転装置（１０）の回転部に取付け
   る掘削手段としてのカッタヘッド（３０）を、そのカッ
   タが拡縮可能な構成とし、 前記グリッパフレーム（２）に作業ステージ（４４）を
   取付けた請求項２又は３又は４記載の地中掘削機。