JPH11303586A - 掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】貝殻片や木片等の薄片を含んだ地層を掘削する
際に、これらの薄片を確実に破砕して安定した推進を実
行する。 【解決手段】掘進機Ａを構成するシールド本体１の先端
側の内周面に先端に向けて拡径するテーパ状のアウター
コーン12を形成し、該コーン12と隔壁６の間に格子18に
よって通過し得るサイズを設定した排泥室17を形成す
る。削土室８に偏心回転可能なクラッシャーヘッド13を
設け、該ヘッド13の大径側の平行部12ａに複数の突起19
を設ける。この突起19はアウターコーン12の平行部12ａ
に対し離隔、接近して貝殻片Ｂを破砕する。アウターコ
ーン12の小径側の端部に複数の突起20を設け、該突起20
とクラッシャーヘッド13に設けた攪拌部材16との協働作
用により、貝殻片Ｂに対し前段階の破砕を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、貝殻片や流木片等
の薄片が混在した地層を効率良く掘進し得るように構成
した掘進機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地中に下水道管路や他の管路を敷設する
場合、推進工法を採用するのが一般的である。この工法
は、敷設すべき管路の予定敷設線上に発進立坑と到着立
坑を構築し、発進立坑に設置した元押し装置によって掘
進機を推進し、その後、掘進機に推進管を後続させて推
進するものである。そして掘進機が到着立坑に到着した
とき、発進立坑と到着立坑の間に連続した推進管による
管路が敷設される。

【０００３】上記推進工法を実施する際に用いる掘進機
は、先端に地山を掘削するカッターヘッドを設けたシー
ルド本体と、該シールド本体に対し屈折可能に接続され
たテールシールドとを有して構成されている。そしてカ
ッターヘッドを駆動しつつ元押し装置によって推力が付
与されることで地山を掘削し、更に、掘削土砂を取り込
んで地上に排出することで地中にトンネルを形成して該
トンネルに推進管を敷設している。

【０００４】上記カッターヘッドは地山を最も効率的に
掘削し得るように、地層に応じて例えばカッタービット
やローラーカッター等を設けている。また例えば礫を含
む地層を掘削する場合、掘削土砂に含まれる礫はカッタ
ーヘッド部分で、或いは掘進機に取り込まれた段階でク
ラッシャーによって破砕し得るように構成されている。

【０００５】本件出願人は、特開昭60-242295 号公報に
開示されるように、シールド本体の前部に後方へ向けて
口径が次第に小さくなるコーン面を形成し、このコーン
面に囲まれた空間に偏心回転可能な圧密ヘッドを設け、
該圧密ヘッドの偏心回転に伴って両者の間に入り込んだ
礫を破砕し得る掘進機を開発して既に特許出願してい
る。

【０００６】上記公報に開示された掘進機では、アウタ
ーコーンと圧密ヘッドとの協働作用によって礫を破砕
し、且つシールド本体のアウターコーンの小径側端部の
近傍には破砕した礫を取り込むための格子が設けられて
いる。従って、前記格子を通過し得ない大きな礫は、格
子部分に引っ掛かった状態で停止し、このとき、更なる
圧密ヘッドの偏心回転に伴ってアウターコーンとの間に
挟み込まれて破砕される。この動作は礫が格子を通過す
るまで繰り返し行われ、最終的に礫は格子を通過し得る
小片に破砕されてシールド本体の内部に取り込まれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし推進管を敷設す
る地層には多数の貝殻片や流木片等の薄片を含む場合が
ある。このような薄片を含む地山を掘削する際に、掘削
土砂がシールド本体の内部に取り込まれず、推進不能に
なるという問題が生じている。

【０００８】即ち、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、
例えば平面寸法の大きい貝殻片51がアウターコーン52と
クラッシャーヘッド53の間に入り込んで、これらの円周
方向に並んでしまうことがある。この場合、クラッシャ
ーヘッド53の偏心回転に伴って、該クラッシャーヘッド
53がアウターコーン52に接近しても、両者の間に形成さ
れる間隙ｄが貝殻片51の厚さよりも大きいために破砕す
ることが出来ず、該貝殻片51が格子54を通過することが
出来ずに引っ掛かって目詰まりを生じ、これにより、掘
削土砂の取り込みが行われずに推進が不能になる。

【０００９】本発明の目的は、貝殻片や木片等の薄片を
含む地層であっても、これらを破砕して推進することが
出来る掘進機を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る掘進機は、先端に向けて拡径するテーパ
状に形成されたアウターコーンと、先端に向けて径が縮
小するテーパ状に形成されたクラッシャーヘッドとを有
し、前記クラッシャーヘッドをアウターコーンに対し偏
心回転可能に構成すると共にアウターコーンの小径側端
部から掘削した土砂を取り込むように構成した掘進機に
於いて、アウターコーンの小径部側に平行部分を形成す
ると共にクラッシャーヘッドの大径部側に前記アウター
コーンの平行部と対向する平行部を設け、該クラッシャ
ーヘッドの平行部又はアウターコーンの平行部に複数の
突起を設けたものである。

【００１１】上記掘進機では、アウターコーンの小径側
端部又はクラッシャーヘッドの大径側端部に複数の突起
を設けたので、クラッシャーヘッドの偏心回転に伴って
突起の先端とアウターコーンの内周面との間の間隙を他
の部分、即ち、クラッシャーヘッドの突起を除く外周面
とアウターコーンの内周面との間の間隙よりも小さくす
ることが出来る。

【００１２】このため、貝殻片や木片のように極めて薄
い片状の物体であっても容易に破砕することが出来、こ
れらの薄片が掘削土砂排出用の格子に引っ掛かることが
なく、該格子の目詰まりを防止して良好な推進を実施す
ることが出来る。

【００１３】上記掘進機に於いて、アウターコーンのテ
ーパ状の面であって小径部側の端部近傍に複数の突起を
設けることが好ましい。掘進機をこのように構成するこ
によって、貝殻片のような薄片がアウターコーンとクラ
ッシャーヘッドによって構成される破砕空間に導入され
たとき、これらの協働作用により前段階の破砕を実行す
ることが出来る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、上記掘進機の好ましい実施
形態について図を用いて説明する。図１は掘進機の全体
構成を説明する断面図、図２はアウターコーンとクラッ
シャーヘッドの構成を説明する要部断面図、図３は掘進
機の正面図、図４はクラッシャーヘッドの偏心回転に伴
って移動する突起の軌跡を説明する図、図５は貝殻片を
破砕する際の作用を説明する図である。

【００１５】本実施例に係る掘進機Ａは、地山を掘削し
て掘削土砂に含まれた礫を破砕することが可能であり、
且つ掘削土砂に含まれた貝殻片や木片等のある程度の平
面寸法を有するものの厚さが極めて薄い薄片（図５参
照、以下「貝殻片」という）Ｂであっても容易に且つ確
実に破砕して内部に取り込むと共に地上に排出し得るよ
うに構成したものである。

【００１６】図に於いて、掘進機Ａは、シールド本体１
とテールシールド２を複数のジャッキ３及びロッド４に
よって接続することで互いに屈折可能に構成されてお
り、シールド本体１の先端側にカッターヘッド５が偏心
回転可能に設けられている。またテールシールド２の後
端側には推進管Ｃが接続され、図示しない元押し装置か
ら発生する推力が推進管Ｃを介して伝達される。カッタ
ーヘッド５の偏心量は特に限定するものではなく、掘進
機Ａの口径や掘削すべき地山の地層等の条件に応じて適
宜設定される。

【００１７】シールド本体１は隔壁６によって機内室７
と削土室８に分割されており、機内室７にはカッターヘ
ッド５を駆動するモーター９、削土室８に泥水を供給す
る送泥管10及び削土室８にある掘削土砂が混入し且つ破
砕された礫や貝殻片Ｂが混入した泥水を排出する排泥管
11が配置され、更に、掘進機Ａを所望の方向に推進する
ための制御機器類（図示せず）が配置されている。

【００１８】削土室８はシールド本体１の先端側の内周
壁に形成され隔壁６側から先端側に向けて拡径するテー
パ状のアウターコーン12によって構成され、この削土室
８にはカッターヘッド５の一部を構成し前記アウターコ
ーン12の大径側である先端に向けて径が縮小するテーパ
状のクラッシャーヘッド13が設けられている。従って、
削土室７の断面積は、先端側から隔壁６側にかけて小さ
くなっている。

【００１９】カッターヘッド５は、削土室８に対応して
設けたクラッシャーヘッド13と、クラッシャーヘッド13
の先端側に設けた複数のスポーク14と、スポーク14に設
けた複数のカッタービット15と、クラッシャーヘッド13
の外周に起立させて設けた攪拌部材16とによって構成さ
れている。

【００２０】削土室８の隔壁６側には排泥室17が形成さ
れており、この排泥室17に入り込んだ泥水、掘削土砂及
び破砕された礫や貝殻片Ｂを排泥管11の配管系に設けた
図示しない排泥ポンプによって吸引して排出し得るよう
に構成されている。即ち、アウターコーン12の小径側の
端部には隔壁６から予め設定された距離離隔した平行部
12ａが形成されており、同様にクラッシャーヘッド13の
大径側の端部であってアウターコーン12の平行部12ａと
対向する部位に平行部13ａが形成されている。そしてア
ウターコーン12の平行部12ａと隔壁６との間に形成され
た空間が排泥室17として構成されている。

【００２１】削土室８と排泥室17の間には所定の間隔で
複数の格子部材18ａが配置され、これにより、格子部材
18ａの間に予め設定された寸法を持った格子18が形成さ
れている。この格子18は、排泥室17に通過し得る礫や貝
殻片Ｂの寸法を規定するものであり、排泥管11を含む系
の仕様に応じて設定される。本実施例に於いて、格子部
材18ａはシールド本体１の中心軸から半径方向に放射状
に配置されており、格子18の寸法は平均約23mmに設定さ
れている。

【００２２】上記格子18の寸法は、従来一般に用いられ
ている掘進機に於ける格子寸法よりも小さい。即ち、格
子18を通過し得る礫や貝殻片Ｂの破砕片のサイズを小さ
くすることが可能であり、前記破砕片のサイズを小さく
することによって排泥管11や排泥ポンプに於ける目詰ま
りの発生を防止することが可能となる。特に、貝殻片Ｂ
では薄片を排出することとなるため、目詰まりが発生し
易いが、サイズを小さくすることによって、塊状の物体
として挙動し、目詰まりの発生を防止することが可能で
ある。

【００２３】クラッシャーヘッド13の平行部13ａには複
数の突起19が形成されている。突起19は、クラッシャー
ヘッド13の平行部13ａを所定のピッチで分割した位置に
硬化肉盛り（耐磨耗筋盛溶接）して形成されている。ま
た突起19の高さは、クラッシャーヘッド13の偏心回転に
伴ってアウターコーン12の平行部12ａに最も接近したと
き、両者の間に適度な間隙を維持し得る寸法（貝殻片Ｂ
を突起19と平行部12ａとの間に挟み込んで確実に破砕す
るのに適した間隙を維持し得る寸法）に設定されてい
る。

【００２４】本実施例に於いて、突起19はクラッシャー
ヘッド13の平行部13ａの外周を20等分したピッチで設け
られており、高さは４mmに設定されている。そして突起
19がアウターコーン12の平行部12ａに最も接近したとき
の両者の間隔は３mmに設定され、また突起19が平行部12
ａから最も離隔したときの両者の間隔は12mmに設定され
ている。

【００２５】従って、クラッシャーヘッド13が偏心回転
すると、突起19は図４に太い実線で示す軌跡21のように
アウターコーン12の平行部12ａへの離隔（12mm）と接近
（３mm）を繰り返す。そして、離接を繰り返す過程で、
図５（ａ）に示すように、突起19とアウターコーン12の
平行部12ａの間に入り込んだ貝殻片Ｂを、同図（ｂ）に
示すように、突起19が接近して破砕することが可能であ
る。特に、突起19がアウターコーン12の平行部12ａに最
も接近したとき、両者の間隔が３mmに設定されることか
ら、通常の厚さの貝殻片や木片では確実に破砕すること
が可能である。

【００２６】アウターコーン12のテーパ部であって小径
側端部に、クラッシャーヘッド13の平行部13ａに設けた
突起19と同様の突起20が設けられている。この突起20
は、クラッシャーヘッド13の偏心回転に伴って該クラッ
シャーヘッド13のテーパ部に設けた攪拌部材16と干渉す
ることのない高さを持って形成されている。突起20と攪
拌部材16との最小間隔は、クラッシャーヘッド13に設け
た突起19がアウターコーン12の平行部12ａに最も接近し
たときの両者の間隔と略等しいか或いは大きく設定され
ている。

【００２７】上記の如く構成された掘進機Ａでは、削土
室８から予め設定された圧力に調整された泥水を供給し
て切羽の崩壊を防ぎつつ、元押し装置によって推力を付
与すると共にカッターヘッド５を駆動して地山を掘削す
る。このときに発生した掘削土砂は削土室８に落下し、
アウターコーン12とクラッシャーヘッド13によって圧密
されて相対的に後方に移動する。

【００２８】上記過程で、掘削土砂に含まれた礫はアウ
ターコーン12とクラッシャーヘッド13に挟まれて破砕さ
れ、泥水と共に徐々に後方に移動してアウターコーン12
とクラッシャーヘッド13の平行部12ａ、13ａを通って格
子18に至り、この格子18を通過して排泥室17に落下す
る。そして排泥室17に連通した排泥管11から地上に排出
される。

【００２９】また貝殻片Ｂは、先ず、削土室８の内部で
クラッシャーヘッド13に設けた攪拌部材16とアウターコ
ーン12の突起20との協働作用によって破砕される。しか
し、必ずしも全ての貝殻片Ｂが破砕されることはなく、
破砕されない状態でアウターコーン12の平行部12ａとク
ラッシャーヘッド13の平行部13ａまで移動するものもあ
る。このようにして各平行部12ａ、13ａの間に移動した
貝殻片Ｂは、格子18を通過することなく、格子部材18ａ
に引っ掛かる。このとき、クラッシャーヘッド13の偏心
回転に伴って突起19が平行部12ａに離接し、特に、突起
19が平行部12ａに接近したとき、貝殻片Ｂを突起19と平
行部12ａとの間に挟み込んで確実に破砕することが可能
である。

【００３０】尚、上記の如く構成された掘進機Ａによっ
て貝殻片Ｂを含む地層を掘削して推進管Ｃを推進したと
ころ、クラッシャーヘッド13に突起19を設けると共にア
ウターコーン12に突起20を設けたにも関わらず、礫の破
砕粒径は従来とほとんど変化がなく、貝殻片Ｂを小さく
破砕することが可能であった。そしてクラッシャーヘッ
ド13を回転させる際の負荷が増大するようなこともな
く、切羽の過度の圧密を防止し得るため、小さい負荷で
容易に推進することが可能であった。

【００３１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
掘進機では、削土室内で偏心回転するクラッシャーヘッ
ドに突起を設けることで、該クラッシャーヘッドの偏心
回転に伴って突起をアウターコーンに対し離隔、接近さ
せることが出来る。そして両者が最も接近したとき、貝
殻片や木片等の薄片を破砕することが出来る。従って、
薄片が格子に引っ掛かって詰まることがなく、切羽の過
度の圧密を防止して掘進機を安定した状態で推進するこ
とが出来る。

【００３２】またアウターコーンの小径側端部に突起を
設けた場合には、該突起とクラッシャーヘッドとの協働
作用によって薄片に対し前段階の破砕を実行することが
出来る。このため、より安定した状態で推進することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】掘進機の全体構成を説明する断面図である。

【図２】アウターコーンとクラッシャーヘッドの構成を
説明する要部断面図である。

【図３】掘進機の正面図である。

【図４】クラッシャーヘッドの偏心回転に伴って移動す
る突起の軌跡を説明する図である。

【図５】貝殻片を破砕する際の作用を説明する図であ
る。

【図６】課題を説明する図である。

【符号の説明】

Ａ 掘進機 Ｂ 貝殻片 Ｃ 推進管 １ シールド本体 ２ テールシールド ３ ジャッキ ４ ロッド ５ カッターヘッド ６ 隔壁 ７ 機内室 ８ 削土室 ９ モーター 10 送泥管 11 排泥管 12 アウターコーン 12ａ、13ａ 平行部 13 クラッシャーヘッド 14 スポーク 15 カッタービット 16 攪拌部材 17 排泥室 18 格子 18ａ 格子部材 19、20 突起 21 軌跡

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に向けて拡径するテーパ状に形成さ
   れたアウターコーンと、先端に向けて径が縮小するテー
   パ状に形成されたクラッシャーヘッドとを有し、前記ク
   ラッシャーヘッドをアウターコーンに対し偏心回転可能
   に構成すると共にアウターコーンの小径側端部から掘削
   した土砂を取り込むように構成した掘進機に於いて、ア
   ウターコーンの小径部側に平行部分を形成すると共にク
   ラッシャーヘッドの大径部側に前記アウターコーンの平
   行部と対向する平行部を設け、該クラッシャーヘッドの
   平行部又はアウターコーンの平行部に複数の突起を設け
   たことを特徴とする掘進機。
2. 【請求項２】 前記アウターコーンのテーパ状の面であ
   って小径部側の端部近傍に複数の突起を設けたことを特
   徴とする請求項１に記載した掘進機。