JPH11200782A - トンネル掘進機の排土装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 掘削土砂の排土を真空吸引装置に接続した排
土管を通して行う場合、、排土管内に空気を流入させる
空気吸込口から、真空吸引を停止したときに泥水が漏出
することを確実に防止し得るトンネル機械の排土装置を
提供する。 【解決手段】 土砂排出配管１６に空気を流入させる空
気吸込用配管１７に、例えば逆止弁から成る開閉弁１９
を取付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、掘削土砂の排出
を空気流によって行うトンネル掘進機の排土装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】地中に下水管などを推進工法によって埋
設する際に、掘削土砂の排土を空気流によって行うよう
に構成された小口径管埋設装置が、特開平５−１３３１
９２号公報に記載されている。その装置では、図４に示
すように、推進ジャッキ４１が設置される発進立坑４２
付近の地上に真空吸引装置４３が設けられ、前端部にカ
ッタヘッド４４を備えた先導管４５で正面地盤を掘削し
ながら、この先導管４５と、この先導管４５に順次接続
される埋設管４６とが上記推進ジャッキ４１で推進され
る。このとき生じる掘削土砂は、先導管４５と真空吸引
装置４３との間に接続された排土管４７を通して、真空
吸引装置４３のタンク内に排土される。

【０００３】上記先導管４５内には、図５に示すよう
に、カッタヘッド４４で掘削した土砂を後方に移送する
スクリュコンベア４８が設けられ、このスクリュコンベ
ア４８の後端胴部に、第１隔離室４９と第２隔離室５０
とが順次接続されている。これら第１・第２隔離室４９
・５０間にはピンチ弁５１が介装され、このピンチ弁５
１に圧縮空気を供給して内面のダイヤフラムから成る弁
体５１ａを軸心方向に向かって膨出させることで、この
ピンチ弁５１内の土砂流路の開度調整を行うようになっ
ている。

【０００４】また、第２隔離室５０を囲う周壁の上部箇
所には、先導管４５の内部空間に開放された空気吸込口
５２が形成されている。なお、この空気吸込口５２の開
度を調整するために、第２隔離室５０の周壁に沿って前
後方向にスライドされる円筒体５３ａを備えた開度調整
装置５３がさらに装着されている。この第２隔離室５０
の後端に、前記した排土管４７が接続される。

【０００５】上記構成の小口径管推進装置においては、
カッタヘッド４４を回転させて正面地山５４が掘削さ
れ、掘削土砂５５は、スクリュコンベア４８から第１隔
離室４９・第２隔離室５０に至る土砂排出流路に沿って
移送される。そして、第２隔離室５０内に移送された土
砂は、空気吸込口５２から真空吸引装置４３に向かって
高速で流れる空気流に乗って、前記した真空吸引装置４
３のタンク内まで連続排土される。

【０００６】このとき、第１隔離室４９内が予め設定さ
れた土圧に維持されるようにピンチ弁５１の開度が調整
され、これによって排土量が管理される。また、前記開
度調整装置５３では、排土管４７内の風量が掘削土砂５
５の性状に合った最適風量となるように、空気吸込口５
２の開度を調整するようになっている。

【０００７】このような掘削推進操作を継続して先導管
４５およびその後端に接続された埋設管４６の推進量が
所定長に達する毎に、カッタヘッド４４と真空吸引装置
４３との作動が停止される。そして、推進ジャッキ４１
を後退させて、発進立坑４２内で埋設管４６と排土管４
７とを継ぎ足して接続する作業が行われ、その後、上記
操作を繰返して、地中への下水管などの埋設作業が続行
される。

【０００８】なお、湧水砂層などの掘進を行う際、上記
装置では埋設管４６・排土管４７の接続作業を行うとき
の掘進停止時にピンチ弁５９を全閉状態とし、これによ
って、この部位で切羽からの地下水を止水するようにな
っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の装置のように、土砂排出流路に設けられている
ピンチ弁５１を閉弁して地下水の止水を行う構成では、
完全な止水状態を得難く、このため、全体的な作業性が
低下するという問題を有している。

【００１０】つまり、土砂流路に掘削土砂が充満した状
態でピンチ弁５１を閉弁方向に作動しても、土砂のかみ
込みを生じた閉弁状態となり易く、したがって、土砂の
流れに対してはこれを阻止し得る閉弁状態になったとし
ても、土砂のかみ込みによって生じる隙間を通して、泥
水の流出が生じ易い。

【００１１】そして、ピンチ弁５１を通して後方に流出
した泥水は、第２隔離室５０の周壁に形成されている空
気吸込口５２を通して先導管４５や埋設管４６内に漏出
することになる。この結果、これら先導管４５や埋設管
４６の内面が汚れるために、操業終了後にこれら内面の
清掃を行うことが必要になって、全体的な作業が煩雑に
なる。

【００１２】本発明は、上記した問題点に鑑みなされた
もので、その目的は、湧水砂層などの掘進を行う場合で
も先導管内面等への泥水の漏出を防止して、全体的な作
業性を向上し得るトンネル掘進機の排土装置を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段および効果】そこで請求項
１のトンネル掘進機の排土装置は、前端面に地山を掘削
する掘削具２ａを備えた先導管１内に、この先導管１内
の空間に開口する空気吸込流路を備える土砂排出流路を
設け、掘進時に、上記土砂排出流路を真空吸引装置に接
続し、空気吸込流路から土砂排出流路を通して真空吸引
装置へと流れる空気流に乗せて先導管１内からの掘削土
砂の排土を行うトンネル掘進機の排土装置において、上
記空気吸込流路を掘進停止時に遮断する開閉弁１９を設
けていることを特徴としている。

【００１４】このような構成によれば、例えば前記した
埋設管や排土管の接続を行う際等の掘進停止時に、土砂
排出流路が真空吸引装置から切り離されても、土砂排出
流路に連通する空気吸込流路が開閉弁１９によって遮断
されるので、掘削土砂中の泥水が空気吸込流路を通して
先導管１内などに漏出することが防止される。この結
果、トンネル掘進操業後に先導管１や前記埋設管などの
内面を清掃する必要がなくなるので、作業性が向上す
る。

【００１５】上記開閉弁１９としては、例えば請求項
２、３、４にそれぞれ記載のように、逆止弁、ボール
弁、ピンチ弁などを採用することができる。

【００１６】逆止弁を用いる場合には、土砂排出流路の
真空吸引装置との接続の切換え、すなわち、掘進時と掘
進停止時との切換えに応じて、土砂排出流路の開閉の切
換えが自動的に行われるのでさらに作業性が向上する。

【００１７】ボール弁を用いる場合には、逆止弁に比べ
て空気吸込抵抗が小さいので、より小形の弁を用いても
所望の吸込風量を確保することができ、また、全閉状態
と全開状態との切り換えをより安定して行えるので、泥
水の漏出を確実に防止することができる。

【００１８】弾性体から成る弁体が面当りして閉弁状態
になるピンチ弁を空気吸込流路の開閉に用いた場合に
は、空気吸込流路には土砂排出流路から微細な土砂が飛
散してくるにすぎず、このような微細な土砂について
は、これを挟み込んだ状態で空気吸込流路を遮断するこ
とができるので、土砂の詰まりなどによる弁トラブルを
生じ難く、開閉の切換えを安定して維持することができ
る。

【００１９】さらに、上記したボール弁やピンチ弁など
から成る開閉弁が、請求項５のように遠隔操作により開
閉可能な弁であれば、掘進開始時や停止時の開閉操作
を、例えば小口径管の埋設作業時における発進立坑側等
から行うことができるので、さらに作業性が向上する。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００２１】図１には、本実施形態に係るトンネル掘進
機としての小口径管埋設装置における先導管１を示して
いる。後述する埋設管１５と略同一の外径寸法を有する
円筒状のこの先導管１は、前端側（図において左端側）
から、前端面に複数のディスクカッタ（掘削具）２ａ…
を備えるカッタヘッド部２、揺動部３、ピンチ弁部４、
レーザターゲット部５、テイル部６を順次連結して構成
されている。

【００２２】揺動部３内には、その後方外周側に油圧モ
ータから成るカッタ駆動モータ７が設置されている。ま
た、このモータ７に取付けられた駆動ピニオン７ａに歯
合するリングギヤ部８ａを後端側に有する筒状の回転力
伝達部材８が、メインベアリング９によってカッタヘッ
ド部２とカッタ駆動モータ７との間に回転自在に支持さ
れている。この回転力伝達部材８を介してカッタヘッド
部２がカッタ駆動モータ７により回転駆動され、これに
より、カッタヘッド部２に対面する正面地山が掘削され
る。

【００２３】この揺動部３における中心部には、カッタ
ヘッド部２内からレーザターゲット部５側へと後方に延
びるスクリュコンベア１０が設置されている。このスク
リュコンベア１０の後端部に取付けられたスクリュ駆動
モータ１１によってスクリュ軸１０ａを回転駆動するこ
とで、カッタヘッド部２での掘削に伴ってこのカッタヘ
ッド部２内に流入する掘削土砂が、スクリュコンベア１
０内を通してその後端部へと搬送される。

【００２４】なお、スクリュコンベア１０には、ピンチ
弁部４内の部位にピンチ弁１２が介設されている。この
ピンチ弁１２に圧縮空気を供給することにより、内面に
設けられている弾性体からなる弁体が軸心方向に膨出
し、この部位での土砂流路の流路面積が調整される。こ
れにより、スクリュコンベア１０内を通して搬送される
掘削土砂の土圧が所定の圧力で保持される。

【００２５】一方、揺動部３とピンチ弁部４との連結部
位には、さらに揺動シリンダ１３が配設されている。ま
た、レーザターゲット部５内におけるスクリュコンベア
１０の後端側外周の上部位置に、先導管１の推進方向を
計測するためのレーザターゲット１４が設置され、計測
された推進方向と目標計画線との間にずれが生じた場合
に、上記の揺動シリンダ１３を操作して、揺動部３をピ
ンチ弁部４に対して上下左右に傾転させ、これによっ
て、推進方向が修正されるようになっている。

【００２６】こうして、先導管１が図示しない発進立坑
から地中を推進していくのに伴って、テイル部６の後端
に、鋼管やヒューム管等から成る既成の埋設管１５が順
次接続される。

【００２７】前記スクリュコンベア１０の後端側には、
その胴部１０ｂにおける下部周壁に排土用開口１０ｃが
形成され、この排土用開口１０ｃを通してスクリュコン
ベア１０内に連通する土砂排出配管１６が、上記胴部１
０ｂに接続されている。この土砂排出配管１６は、胴部
１０ｂへの接続部位からほぼ４５度の角度で後方に下り
傾斜する傾斜部１６ａと、その下端部から水平に後方に
延びる水平部１６ｂとを有する形状で形成されている。

【００２８】さらに、上記傾斜部１６ａにおける上下方
向の略中間の高さ位置に、空気吸込用配管１７がほぼ水
平に配設されている。傾斜部１６ａの管壁には、前方側
の周壁に空気取入れ開口１６ｃが形成されており、空気
吸込用配管１７は、図２に示すように、上記空気取入れ
開口１６ｃの形成部位に後端が接続された短寸の注入管
部１７ａと、この注入管部１７ａの前端から左右方向
（図において上下方向）両側に延びる合流管部１７ｂ
と、この合流管部１７ｂの左右両端から、それぞれ、土
砂排出配管１６の両側を互いに平行に後方に延びる２本
の平行管部１７ｃ・１７ｃとを設けて構成されている。
そして、各平行管部１７ｃ・１７ｃの後端側に手動式の
ボール弁１８がそれぞれ介設されると共に、後端部の空
気吸込口に、本実施形態においては逆止弁から成る開閉
弁１９が各々取付けられている。

【００２９】なお、土砂排出配管１６は、その後端部に
排土管２０が接続され、この排土管２０を通して、図示
しない発進立坑近辺の地上に設けられた真空吸引装置に
接続される。この真空吸引装置からの真空吸引力が土砂
排出配管１６内に作用することにより、空気吸込用配管
１７の後端部に装着されている逆止弁から成る開閉弁１
９が開弁し、この開閉弁１９を通して空気が空気吸込用
配管１７内に吸い込まれる。吸い込まれた空気は、前記
平行管部１７ｃ・合流管部１７ｂ・注入管部１７ａを通
して土砂排出配管１６内に流入する。これにより、土砂
排出配管１６内には、これに接続された排土管２０を通
して真空吸引装置に向かう高速の空気流が生じるように
なっている。

【００３０】上記構成の小口径管推進装置では、図示し
ない発進立坑内に推進ジャッキが設置され、まず、先導
管１のみによって、先導管１のカッタヘッド部２を回転
駆動して正面地山を掘削しながら、この先導管１が推進
ジャッキにて地中に押し込まれる。このとき、土砂排出
配管１６の後端部は、前記したように、発進立坑周辺の
地上に配置した真空吸引装置に排土管２０を通して接続
されている。したがって、土砂排出配管１６および空気
吸込用配管１７内の圧力が低下し、これにより、前述し
たように、逆止弁から成る開閉弁１９が自動的に開弁
し、土砂排出配管１６・排土管２０を通して真空吸引装
置に向かう高速の空気流が生じている。

【００３１】したがって、カッタヘッド部２によって掘
削された土砂は、スクリュコンベア１０内から土砂排出
配管１６へと至る土砂排出流路に沿って後方へと移送さ
れるが、スクリュコンベア１０後端の排土用開口１０ｃ
から土砂排出配管１６へと流下する際に、上記の空気流
に巻き込まれ、この空気流に乗って排土管２０を通して
真空吸引装置のタンク内に連続的に排土される。

【００３２】このように、まず、先導管１のみを発進立
坑から地中に掘進させ、この先導管１のほぼ全体が地中
に進入すると、カッタヘッド部２およびスクリュコンベ
ア１０の回転を一旦停止し、前記推進ジャッキを後退さ
せて先導管１の後端に埋設管１５を接続する作業が行わ
れる。その後、カッタヘッド部２の駆動が再開され、接
続された埋設管１５の後端を推進ジャッキにて押すこと
によって、先導管１に続いて、これに接続された埋設管
１５が地中に圧入される。以降は、掘進量が埋設管１５
の長さ寸法に達する毎に、上記同様に掘進を一旦停止
し、発進立坑内で埋設管１５を新たに継ぎ足しながら上
記の操作を繰り返えすことで、発進立坑から到達立坑ま
での計画線に沿って埋設管１５が埋設される。

【００３３】このように、掘進と掘進停止とを交互に繰
り返しながら埋設管１５の埋設が行われるが、掘進停止
時には、発進立坑内で、埋設管１５の接続と共に、排土
管２０も継ぎ足して接続する作業が行われる。このと
き、土砂排出配管１６と真空吸引装置との接続が断た
れ、土砂排出配管１６内は発進立坑内の大気雰囲気に連
通することになるため、この土砂排出配管１６内の圧力
が上昇する。これに伴って、空気吸込用配管１７の後端
に取付けられている逆止弁から成る開閉弁１９は自動的
に閉弁状態となる。

【００３４】これにより、掘削地山が湧水砂層などであ
っても、掘削土砂内に含まれる泥水が空気吸込用配管１
７を通して先導管１内や埋設管１５内に漏出することが
防止される。この結果、操業終了後も先導管１や埋設管
１５の内面が清浄な状態で維持され、これを清掃する必
要がないので、操業が容易になる。

【００３５】特に本実施形態においては、開閉弁１９と
して逆止弁を用いているので、開閉の切換えが土砂排出
配管１６への真空吸引装置の接続の有無、すなわち、掘
進時と掘進停止時との切換えに応じて自動的に生じ、し
たがって、これによってもさらに作業性が向上するもの
となっている。

【００３６】なお、上記形態においては、開閉弁１９と
共に設けられている手動式のボール弁１８は、これを全
開状態にしたまま使用されるもので必ずしも必要ではな
く、例えば、逆止弁から成る開閉弁１９に土砂の詰まり
などによって弁トラブルが発生した場合等に、これを外
し、前記した掘進停止時における空気吸込流路の遮断を
ボール弁１８によって行うようにすることで、操業を継
続できるようになっている。

【００３７】したがって、空気吸込流路を開閉する開閉
弁１９として、上記のようなボール弁のみを用いた構成
とすることも可能である。この場合には、逆止弁に比べ
て空気吸込抵抗が小さいので、より小形の弁を用いても
所望の吸込風量を確保することができ、また、全閉状態
と全開状態との切り換えをより安定して行えるので、泥
水の漏出を確実に防止することができる。

【００３８】さらに、上記のような空気吸込流路の開閉
弁１９として、図３に示すようなピンチ弁を用いて構成
することも可能である。このピンチ弁は、圧縮空気の供
給により、軸心方向に膨出する弾性体から成る弁体が内
面に設けられている。したがって、土砂排出配管１６か
ら、空気吸込用配管１７へと微細な土砂が飛散してきて
も、これによって開閉状態の切換えが損なわれることは
なく、土砂の詰まりなどによる弁トラブルを生じにくい
ので、開閉の切換えを安定して維持することができる。

【００３９】特に、上記したピンチ弁から成る開閉弁の
開閉操作、すなわち圧縮空気の給排は、エアー供給配管
に介設した電磁弁を、発進立坑側からの電気信号のＯＮ
／ＯＦＦで行えるように構成することができるので、さ
らに作業性が向上する。また、前記のようにボール弁を
用いる場合でも、これを遠隔操作が可能な電磁式のボー
ル弁を採用することで、上記同様に作業性が向上する。

【００４０】なお、上記実施形態では、下水管などの埋
設に利用される小口径管掘進装置を例に挙げて説明した
が、掘削土砂の排土を空気流によって行うその他のトン
ネル掘進機においても、本発明を適用して構成すること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態における小口径管埋設装
置の先導管の構成を示す断面図である。

【図２】図１におけるＸ−Ｘ線矢視図である。

【図３】この発明の他の実施形態における要部正面図で
ある。

【図４】小口径管埋設装置の全体構成例を示す模式図で
ある。

【図５】従来の小口径管埋設装置の先導管の構成を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ 先導管 ２ａ ディスクカッタ（掘削具） １０ スクリュコンベア １５ 埋設管 １６ 土砂排出配管 １７ 空気吸込用配管 １９ 開閉弁 ２０ 排土管

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前端面に地山を掘削する掘削具（２ａ）
   を備えた先導管（１）内に、この先導管（１）内の空間
   に開口する空気吸込流路を備える土砂排出流路を設け、
   掘進時に、上記土砂排出流路を真空吸引装置に接続し、
   空気吸込流路から土砂排出流路を通して真空吸引装置へ
   と流れる空気流に乗せて先導管（１）内からの掘削土砂
   の排土を行うトンネル掘進機の排土装置において、上記
   空気吸込流路を掘進停止時に遮断する開閉弁（１９）を
   設けていることを特徴とするトンネル掘進機の排土装
   置。
2. 【請求項２】 上記開閉弁（１９）が逆止弁であること
   を特徴とする請求項１のトンネル掘進機の排土装置。
3. 【請求項３】 上記開閉弁（１９）がボール弁であるこ
   とを特徴とする請求項１のトンネル掘進機の排土装置。
4. 【請求項４】 上記開閉弁（１９）がピンチ弁であるこ
   とを特徴とする請求項１のトンネル掘進機の排土装置。
5. 【請求項５】 上記開閉弁（１９）が遠隔操作により開
   閉可能な弁であることを特徴とする請求項１、３又は４
   のトンネル掘進機の排土装置。