WO2013084543A1 - トンネル掘削装置 - Google Patents

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WO2013084543A1
WO2013084543A1 PCT/JP2012/070430 JP2012070430W WO2013084543A1 WO 2013084543 A1 WO2013084543 A1 WO 2013084543A1 JP 2012070430 W JP2012070430 W JP 2012070430W WO 2013084543 A1 WO2013084543 A1 WO 2013084543A1
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excavation
shell
gap
tunnel
space
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PCT/JP2012/070430
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English (en)
French (fr)
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武田　光雄
雅浩 株木
Original Assignee
株木建設株式会社
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21D9/12—Devices for removing or hauling away excavated material or spoil; Working or loading platforms
    • E21D9/13—Devices for removing or hauling away excavated material or spoil; Working or loading platforms using hydraulic or pneumatic conveying means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/0642—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining the shield having means for additional processing at the front end
    • E21D9/0657—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining the shield having means for additional processing at the front end structurally associated with rock crushers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/1053—Making by using boring or cutting machines for making a slit along the perimeter of the tunnel profile, the remaining core being removed subsequently, e.g. by blasting

Definitions

  • the present invention relates to a tunnel excavating device for excavating the ground in an annular shape.
  • the ring shield method has been known as a method for more efficiently constructing a shield tunnel having a large cross section.
  • the ring shield method using a cylindrical excavator that excavates the ground with a cutter provided in the annular shape at the tip, the ground in a position corresponding to the outer shell of the tunnel is excavated in a cross-sectional annular shape in advance.
  • the excavated soil is accommodated in the slip accommodating portion from the earth and sand intake provided in the front surface of the excavator main body, and the excavated soil is provided by the mud pipe provided in the rear portion of the slip accommodating portion. Is carried out of the device.
  • the excavated soil may be clogged in the mud pipe, and the excavated soil may not be carried out smoothly.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to enable the excavation apparatus excavating the ground in an annular shape to smoothly carry out the excavated soil generated by excavating the ground. is there.
  • the tunnel excavator of the present invention is a cylindrical tunnel excavator for excavating a tunnel in the ground, and is provided on the distal end surface of the tunnel excavator in the direction of excavation, and a bit for excavating the ground on the distal end surface
  • An excavating mechanism including an annular cutter unit that can be rotationally driven, a cylindrical outer cylinder, and a cylindrical inner cylinder that is arranged concentrically with the outer cylinder and has a smaller diameter than the outer cylinder.
  • a tunnel excavation device having a shell body connected to the rear of the tip surface, a propulsion mechanism for propelling the excavation mechanism in the direction of excavation, and excavation soil excavated by the excavation mechanism from an opening formed in the tip surface
  • the excavated soil discharging mechanism which is accommodated in the accommodating space formed between the inner cylindrical body and the outer cylindrical body in front of the inner cylindrical body and discharges into the inner space of the tunnel excavator from the gap formed in the rear portion of the accommodating space of the inner cylindrical body
  • the excavated soil discharge mechanism is an accommodation space A plate material provided so as to incline in the circumferential direction toward the rear, and the plate material rotates together with the cutter portion, whereby the excavated soil accommodated in the accommodation space is formed behind the accommodation space It is sent to.
  • the plate material is provided so as to incline backward in the accommodation space, excavation accommodated in the accommodation space by the plate material by rotating the plate material together with the cutter unit.
  • the soil can be smoothly fed rearward to the rear of the housing space and discharged to the inner space of the excavator.
  • the shell body includes a first shell body and a second shell body, which are provided in order from the front side in the excavation progress direction, and the first shell body is the first shell body together with the cutter portion.
  • the housing space is formed in the first shell, and the gap is formed between the rear edge of the inner shell of the first shell and the front of the inner shell of the second shell. It is formed between the edges.
  • a portion below a predetermined height of a gap provided at a rear edge of the inner cylinder of the first shell and a front edge of the inner cylinder of the second shell is closed.
  • a closing plate is provided, whereby the gap opens to the inside of the inner cylinder above a predetermined height.
  • the gap between the rear edge of the inner cylinder of the first excavation shell and the front edge of the inner cylinder of the second excavation shell is closed by the closing plate. Therefore, the excavated soil discharged from the gap to the inside of the apparatus can be prevented from accumulating downward and closing the gap, and clogging of the excavated soil discharge mechanism can be prevented.
  • excavation soil accommodated in the accommodation space is sent from the opening formed in the distal end surface of the excavator to the gap provided behind the accommodation space by the plate material, and is discharged from the gap to the inside of the apparatus. Therefore, excavated soil can be carried out smoothly.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an excavator according to a first embodiment of the present invention. It is a vertical sectional view of the axial direction of the excavator shown in FIG. It is a horizontal sectional view of the tip lower part of the excavator shown in FIG.
  • FIG. 3 is a side view taken along line AA in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 2. It is a vertical sectional view showing a state where a tunnel is excavated using the excavator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a side view taken along line AA in FIG. 12.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 12. It is CC sectional view taken on the line in FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the excavator 1 according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a vertical sectional view in the axial direction of the excavator 1 shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a front end portion of the excavator 1 shown in FIG. It is a horizontal sectional view
  • 4 is a side view taken along line AA in FIG. 2
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line BB in FIG. 2
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line CC in FIG.
  • the excavation apparatus 1 includes a cylindrical shell 2, a excavation mechanism 4 provided at the tip of the shell 2 in the excavation progress direction (hereinafter referred to as the front), and excavation soil discharge.
  • a mechanism 6 and a propulsion mechanism 8 for propelling the excavation mechanism 4 are provided.
  • the shell 2 includes a first excavation shell 10, a second excavation shell 12, a front shell 14, and a rear shell 16 that are sequentially connected from the front. It consists of.
  • the first excavation shell 10 includes an annular tip surface portion 10A forming a tip surface, a cylindrical front outer cylinder 10B extending rearward from the outer peripheral edge of the tip surface portion 10A, and a rear outer cylinder body 10B.
  • a rear outer cylindrical body 10C connected to the end and formed in a cylindrical shape having a smaller diameter than the front outer cylindrical body 10B, a cylindrical inner cylindrical body 10D extending rearward from the inner peripheral edge of the distal end surface portion 10A, and front and rear It has a plurality of support members (not shown) provided so as to connect the outer cylinders 10B and 10C and the inner cylinder 10D.
  • the second excavation shell 12, the front shell 14, and the rear shell 16 are each formed to have substantially the same diameter as the front outer cylinder 10 ⁇ / b> B of the first excavation shell 10.
  • These shells 10, 12, 14, and 16 are each made of steel.
  • the second end is formed such that a gap 10F is formed between the rear end of the inner cylinder 10D of the first excavation shell 10 and the front end of the inner cylinder 12D of the second excavation shell 12.
  • the excavation part shell 12 terminates in front of the front end of the inner cylinder 12D.
  • Inner cylinders 10D, 12D, 14D, 16D and outer cylinders 10B, 10C constituting the first excavation part shell 10, the second excavation part shell 12, the front shell 14, and the rear shell 16 , 12C, 14C, and 16C are arranged concentrically with a rotation shaft of the excavation mechanism 4 described in detail later, whereby the inner cylinders 10D, 12D, 14D, and 16D and the outer cylinders 10B, 10C, and 12C, An annular space is formed between 14C and 16C.
  • the support member is made of a rod-shaped or plate-shaped steel material, and the number of the inner cylinders 10D, 12D, 14D, and 16D that can support the earth pressure acting on the outer cylinders 10B, 10C, 12C, 14C, and 16C,
  • the inner cylinders 10D, 12D, 14D, and 16D and the outer cylinders 10B, 10C, 12C, 14C, and 16C are connected to each other radially at an appropriate interval in the circumferential direction and the axial direction.
  • the propulsion mechanism 8 is accommodated in an annular space between the inner cylinders 10D, 12D, 14D, and 16D and the outer cylinders 10B, 10C, 12C, 14C, and 16C.
  • the rear outer cylinder 10C of the first excavation shell 10 is housed inside the outer cylinder 12C of the second excavation shell 12 so that the first excavation shell 10 is The two excavation shells 12 are rotatably connected. Note that the rear outer cylindrical body 10 ⁇ / b> C of the first excavation part shell 10 can improve slippage by interposing a bearing or the like with the outer cylinder 12 ⁇ / b> C of the second excavation part shell 12.
  • the second excavation part shell 12 is cut out at the rear end of the inner peripheral surface of the inner cylinder 12D and the rear end of the outer peripheral surface of the outer cylinder 12C.
  • the front shell body 14 is cut out at the distal end portion of the outer peripheral surface of the inner cylindrical body 14D and the distal end portion of the inner peripheral surface of the outer cylindrical body 14C. And by accommodating the front-end
  • the front shell 14 is cut out at the rear end of the inner peripheral surface of the inner cylinder 14D and the rear end of the outer peripheral surface of the outer cylinder 14C.
  • the rear shell body 16 is cut out at the distal end portion of the outer peripheral surface of the inner cylindrical body 16D and the distal end portion of the inner peripheral surface of the outer cylindrical body 16C.
  • the front shell 14 can slide in the axial direction with respect to the rear shell 16 by accommodating the tip of the rear shell 16 inside the rear end of the front shell 14. It is connected to the.
  • a guide member that guides the sliding in the axial direction may be provided at the connection portion between the second excavation shell 12 and the front shell 14 and between the front shell 14 and the rear shell 16. .
  • the excavation mechanism 4 includes a cutter unit 20 including a plurality of drill bits formed in the tip surface portion 10 ⁇ / b> A of the first excavation unit shell 10, and the first excavation unit shell 10.
  • positioned in the 2nd excavation part shell 12 are provided.
  • a plurality of openings 26 are formed in the distal end surface portion 10 ⁇ / b> A of the first excavation shell 10 at intervals in the circumferential direction.
  • the space 10 ⁇ / b> E communicates through the opening 26.
  • the cutter unit 20 is provided on the edge of the opening 26 formed in the tip surface portion 10A and the 13 pairs of roller bits 28 provided in the tip surface portion 10A of the first excavation shell 10 at intervals in the circumferential direction.
  • a drill bit 30 is provided.
  • a pin rack 32 is attached to the rear end of the first excavation shell 10.
  • a motor 24 is disposed in the second excavation shell 12, and a speed reducer 22 is connected to the rotating shaft of the motor 24, and a pinion 22 ⁇ / b> A is attached to the speed reducer 22. It has been.
  • the pinion 22A attached to the speed reducer 22 meshes with the pin rack 32 attached to the first excavation part shell 10.
  • Each roller bit 28 is disposed at a different position in the radial direction. As a result, when the first excavation shell 10 rotates in the circumferential direction, the trajectory through which each roller bit 28 passes becomes a concentric circle that is substantially equally spaced in the radial direction, so that uniform excavation is performed regardless of the diameter. Can do.
  • the drilling bit 30 is formed of a bit having a sharp tip, and the first excavation shell 10 is rotated to excavate the cutting surface cut by the roller bit 28 so as to be flat.
  • the excavated soil discharge mechanism 6 is configured so that the space 10E in the first excavated shell 10 is divided into a plurality of chambers 10G in the circumferential direction.
  • the jet nozzle is provided with a jet nozzle (not shown) provided to be exposed on the surface of the front end face portion 10A of the first excavation shell 1.
  • Each plate member 34 is connected to the back surface of the tip surface portion 10A of the first excavation portion shell 10 where the drilling bit 30 is attached, and the first excavation portion shell is described later.
  • the body 10 rotates, it is inclined in the circumferential direction so as to push the excavated soil in the space 10E backward.
  • the closing plate 36 maximizes the gap 10F between the rear end of the inner cylinder 10D of the first excavation shell 10 and the front end of the inner cylinder 12D of the second excavation shell 12 in the circumferential direction.
  • a part from the lower part to a predetermined height (in this embodiment, a part of about 120 ° on each side in the circumferential direction from the lowermost part) is provided to be closed.
  • the propulsion mechanism 8 extends in the direction of excavation and is connected in series to a plurality of pairs of front and rear axial hydraulic jacks 40, 42 and axial hydraulic jacks 40, 42 adjacent in the circumferential direction.
  • a plurality of front and rear radial hydraulic jacks 44, 46 disposed between the front and rear radial hydraulic jacks 44, 46, and a plurality of front and rear support plates 48, 50 respectively connected to the front ends of the front and rear radial hydraulic jacks 44, 46.
  • an auxiliary propulsion jack 60 is an auxiliary propulsion jack 60.
  • the front and rear axial hydraulic jacks 40, 42 of each pair are connected in series so as to extend in the excavation progress direction.
  • the front and rear axial hydraulic jacks 40, 42 of each pair are provided at equal angular intervals in the circumferential direction of the shell body 2 so as to obtain a uniform driving force regardless of the angle.
  • the front axial hydraulic jack 40 is accommodated between the inner cylinders 12D and 14D and the outer cylinders 12C and 14C from the second excavation part shell 12 to the front shell 14 and has a tip end. It is fixed to a connection plate 52 provided in the second excavation shell 12 and its rear end is fixed to a connection plate 54 provided in the front shell 14.
  • the rear axial hydraulic jack 42 is accommodated between the inner cylinders 14D and 16D and the outer cylinders 14C and 16C from the front shell body 14 to the rear shell body 16, and the tip is the front shell body.
  • the body 14 is fixed to the connection plate 54, and the rear end is fixed to the connection plate 56 provided on the rear shell 16.
  • the front and rear axial hydraulic jacks 40 and 42 are connected in series via the connection plate 54.
  • the forward radial hydraulic jack 44 is provided with a pair of two hydraulic jacks arranged in the circumferential direction with respect to a rectangular support plate 48.
  • the paired radial hydraulic jacks 44 are accommodated in the second excavation shell 12 at intervals in the circumferential direction.
  • the rearward radial hydraulic jack 46 includes four hydraulic jacks as a set for each of the pair of support plates 50 arranged in the front-rear direction. It is provided at a position corresponding to the four corners.
  • the rear radial hydraulic jack 46 is accommodated in the rear shell 16 at intervals in the front-rear direction and the circumferential direction.
  • Openings 12A and 16A are formed in the outer cylinders 12C and 16C of the second excavation shell 12 and the rear shell 16 at positions corresponding to the front and rear radial hydraulic jacks 44 and 46, respectively.
  • One end of each of the front and rear radial hydraulic jacks 44, 46 is fixed to the second excavation shell 12 and the inner cylinders 12D, 16D of the rear shell 16, and the other end is an outer cylinder 12C.
  • the openings 12A and 16A formed in 16C are connected to support plates 48 and 50 having substantially the same shape. With this configuration, the front and rear radial hydraulic jacks 44 and 46 extend, and the support plates 48 and 50 protrude toward the outer periphery.
  • the axial hydraulic jacks 40 and 42 and the radial hydraulic jacks 44 and 46 are connected to a control device (not shown), and hydraulic pressure is supplied by the control device.
  • FIG. 7 is a vertical sectional view showing tunnel excavation using the excavator 1 according to the present embodiment.
  • the ground 62 is excavated in a cylindrical shape by the excavator 1, followed by excavating the remaining ground 64 in the center by a heavy machine 66. Build a tunnel with a circular cross section.
  • This propulsion work is performed while rotating the cutter unit 20 of the excavating mechanism 4 about the axis of the excavating device 1 and discharging the excavated soil by the excavated soil discharging mechanism 6.
  • the front radial hydraulic jack 44 is extended and the surrounding ground is pressed by the support plate 48. Then, the rear radial hydraulic jack 46 is retracted.
  • the front and rear axial hydraulic jacks 40, 42 are contracted. Thereby, the front and rear shells 14 and 16 can be advanced. At this time, the front and rear shell bodies 14 and 16 can be easily extended by extending the auxiliary propulsion jack 60 in a state where the reaction force is applied to the segment attached to the inner peripheral wall of the tunnel that has been excavated. You can move forward.
  • the excavating mechanism 4 can be advanced forward and the excavator 1 can be propelled.
  • the cutter unit 20 is rotated to excavate the ground, and excavated soil generated by the excavation is sent to the rear of the apparatus. That is, the motor 24 of the excavation mechanism 4 is rotated in a state where the cutter unit 20 is pressed against the ground by the propulsion mechanism 8. The rotational force of the motor 24 is transmitted to the speed reducer 22 to amplify the torque, and the first excavation part shell 10 is rotated via the pinion 22A and the pin rack 32.
  • the ground is first excavated into a cross-sectional saw shape by the roller bit 28 of the cutter unit 20, and the surface irregularities are cut by the drill bit 30. Thereby, the ground can be excavated in an annular shape.
  • the excavated soil produced by excavating the ground with the cutter unit 20 is agitated with the water sprayed from the jet nozzle, and the fluidity is improved. Then, the excavated soil is accommodated in the chamber 10G in the first excavation shell 10 from the opening 26 formed in the front end surface portion 10A of the first excavation shell 10. Then, when the first excavation part shell 10 is rotated, the first excavation part shell 10 is sent backward by the plate member 34 attached in the first excavation part shell 10, and is discharged from the gap 10F to the space inside the apparatus.
  • the gap 10F between the rear end of the inner cylinder 10D of the first excavation shell 10 and the front end of the inner cylinder 12D of the second excavation shell 12 is a circumferential direction.
  • the part from the lowest part to a predetermined height is closed by the closing plate 36.
  • excavated soil is not discharged from the chamber 10G positioned below the predetermined height, and the inside of the chamber 10G rotated to a predetermined height by the rotation of the first excavation shell 10
  • the excavated soil falls on the closing plate 36. Thereby, it is possible to prevent the excavated soil carried to the gap 10F through the chamber 10G from accumulating downward and closing the gap 10F.
  • a temporary protection plate is attached to the inner peripheral surface of the tunnel excavated in a cylindrical shape.
  • the ground 64 inside the portion excavated in an annular shape by the excavator 1 is excavated to the rear position of the first excavation part shell 10.
  • a heavy machine such as a breaker or a backhoe may be used.
  • the excavated soil carried by the blades and the excavated soil generated by excavating the ground are loaded on a dump truck by a shaflower and carried out of the tunnel.
  • the temporary protection plate is removed from the inner peripheral surface of the tunnel, and a lining such as a segment is applied.
  • a tunnel with a circular cross section can be constructed.
  • the plate material 34 is provided in the space 10E in the first excavation part shell 10 so as to be inclined in the circumferential direction toward the rear, the first excavation part shell 10 is provided. By rotating, the excavated soil accommodated in the chamber 10G in the first excavated shell 10 can be smoothly fed rearward by the plate material 34 and discharged from the gap 10F to the inner space of the apparatus 1.
  • the excavated soil discharge mechanism 6 is larger than a conventional mud pipe. A space for discharging the excavated soil in the cross section can be secured, and a large amount of excavated soil can be discharged.
  • the plate material 34 can carry out the excavation earth, and the excavation earth is separated from the power for rotating the cutter unit 20. It is not necessary to provide power for discharging the gas.
  • the plate material 34 is provided in the space 10E in the first excavation part shell 10.
  • the present invention is not limited to this.
  • a spiral plate material may be provided.
  • the lower part of the clearance gap 10F is closed by attaching the closing plate 36 to the inner cylinder 12D of the 2nd excavation part shell 12, and the space 10E and the space inside the apparatus 1 are made.
  • the closing plate 36 was set as the structure connected only above the inner cylinder, it is not restricted to this, By extending the lower part of the inner cylinder 12D of the 2nd excavation part shell 12 toward the front, the lower part of the clearance gap 10F is made. It may be closed.
  • the inner cylindrical body 10D and the outer cylindrical body 10B that constitute the first excavation shell 10 are rotated together with the tip surface portion 10A in which the cutter unit 20 is formed. Not limited to this, it is only necessary that at least the tip surface portion 10A is rotated and the plate member 34 is rotated together with it.
  • FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of the excavator of this embodiment
  • FIG. 13 is a front view taken along the line AA in FIG. 12
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. It is sectional drawing.
  • the excavator 101 includes a cylindrical shell body 102, a drilling mechanism 4 provided at the tip of the shell body 102 in the excavation progress direction (hereinafter referred to as the front), a drilling soil discharge mechanism 106, and And a propulsion mechanism 8 for propelling the excavation mechanism 4.
  • the structure of the excavation mechanism 4 in the excavation apparatus of this embodiment is the same as that of 1st Embodiment.
  • the configuration of the propulsion mechanism in the present embodiment is the same as that of the first embodiment, although the number of radial hydraulic jacks is small.
  • the shell 102 includes a first excavation shell 10, a second excavation shell 12, a front shell 14, and a rear shell 16 that are sequentially connected from the front. It consists of.
  • the front end of the inner cylinder 12E that constitutes the second excavation shell 12 has advanced to the rear end of the inner cylinder 10D that constitutes the first excavation shell 10. No gap is formed between the cylinders 10D and 12E.
  • the inner cylinders 10D, 12E, and 14D constituting the first excavation part shell 10, the second excavation part shell 12, the front shell 14, and the rear shell 16 are provided.
  • 16D is configured to have a smaller diameter than the first embodiment, and a wider ring than the first embodiment between the inner cylinders 10D, 12E, 14D, 16D and the outer cylinders 10B, 12C, 14C, 16C. A space is formed.
  • all members constituting the excavation mechanism 4 and the propulsion mechanism 8 disposed in the shell 2 are disposed on the outer peripheral side of the space in the shell 2,
  • the members constituting each mechanism are not arranged on the circumferential side, and an annular inner space 108 used when discharging excavated soil is defined on the inner circumferential side of the shell body 2.
  • the second excavation shell 12 is divided into these spaces.
  • a cylindrical intermediate cylinder 12F is provided. Further, at the tip of the second excavation shell 12, the space between the intermediate cylinder 12 ⁇ / b> F and the outer cylinder 12 ⁇ / b> C is closed with a closing plate 12 ⁇ / b> G.
  • the intermediate cylinder 12F is provided only in the second excavation part shell 12, but it may also be provided in the front shell 14 and the rear shell 16.
  • the space 10E in the first excavation part shell 10 communicates with the inner space 108 in the shell 2 in the shell 2.
  • a plurality of excavated soil discharge mechanisms 106 are provided in the space 10E inside the first excavation unit shell 10 so as to divide the space 10E in the first excavation unit shell 10 into a plurality of chambers 10G in the circumferential direction.
  • a jet nozzle (not shown) provided to be exposed on the surface of the front end face portion 10A of one excavation shell 10 and a conveying means 112 comprising, for example, a belt conveyor, provided in a lower portion in the inner space 108. It is equipped with.
  • Each plate member 34 is connected to the back surface of the portion where the drilling bit 30 of the tip surface portion 10A of the first excavation shell 10 is attached, and the first excavation shell is directed rearward. 10 are provided so as to be inclined in the circumferential direction. Further, the rear inner peripheral side of the plate member 134 is inclined so as to connect the front end of the intermediate cylinder 12F and the rear end of the inner cylinder 10D of the first excavation part shell 10.
  • the closing plate 136 has a gap 110 ⁇ / b> F between the tip of the intermediate cylinder 12 ⁇ / b> F and the rear end of the inner cylinder 10 ⁇ / b> D of the first excavation shell 10 in the circumferential direction. It is provided so as to close a portion from the lowermost portion to a predetermined height (in this embodiment, a portion of about 120 ° on each side in the circumferential direction from the lowermost portion).
  • the cutter unit 20 excavates the ground.
  • the excavated soil produced by excavating the ground with the cutter unit 20 is agitated with the water sprayed from the jet nozzle, and the fluidity is improved.
  • the excavated soil is accommodated in the chamber 10G in the first excavation shell 10 from the opening 26 formed in the front end surface portion 10A of the first excavation shell 10.
  • the closing plate 136 since the portion from the lowermost part to the predetermined height is closed in the circumferential direction by the closing plate 136, the inside of the chamber 10G rotated to the predetermined height by rotating the first excavation shell 10 Only the excavated soil falls to the inner space 108. Then, due to the closing plate 136, the rear inner peripheral side of the plate member 34 reaches a predetermined height of the gap 110 ⁇ / b> F between the tip of the intermediate cylinder 12 ⁇ / b> F and the rear end of the inner cylinder 10 ⁇ / b> D of the first excavation shell 10. Since this portion is closed, it is possible to prevent the excavated soil that has fallen from blocking the gap 10F.
  • the excavated soil that has fallen into the inner space 108 is conveyed to the rear of the apparatus by the conveying means 112 provided in the lower portion of the inner space 108.
  • the plate material 134 is provided in the space 10E in the first excavation shell 10 so as to incline in the rotation direction of the first excavation shell 10 toward the rear. Therefore, when the plate material 134 rotates together with the first excavation part shell 10, the excavated soil accommodated in the chamber 10G in the first excavation part shell 10 can be smoothly sent to the conveying means 112. it can.
  • the excavated soil discharged from the chamber 10G in the first excavation part shell 10 to the inside of the apparatus through the gap 110F accumulates in the lower direction and becomes a gap. It is possible to prevent clogging of 110F and prevent clogging of the excavated soil discharge mechanism 6.
  • the excavating soil discharging mechanism 6 is configured to provide the plate material 134 so as to incline in the rotation direction of the first excavating part shell 10 toward the rear in the first excavating part shell 10, Since the excavated soil shell 10 is rotated, the excavated soil can be conveyed rearward by the plate material 134, so that a space for discharging the excavated soil having a large cross section can be secured, and a large amount of excavated soil can be discharged. it can.
  • plate material 134 can carry out excavation soil, and power is provided separately from the power for rotating the cutter part 20. FIG. There is no need.
  • a spiral plate material may be provided instead of the plate material 134, and only the tip surface portion 10A and the plate material 134 may be rotated.

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Abstract

　掘削装置前方に設けられた収容空間内に収容された掘削土をスムーズに排出する。　トンネル掘削装置１は、地盤を掘削するためのビット２８を備える回転駆動可能なカッタ部２０を含む掘削機構４と、掘削機構の後方に接続された殻体２と、掘削機構４を掘削進行方向に推進させる推進機構８と、掘削機構４により掘削された掘削土を収容空間１０Ｅに収容し、収容空間１０Ｅの後方に設けられた隙間１０Ｆから装置内側へ排出する掘削土排出機構６と、を備え、掘削土排出機構６は、収容空間１０Ｅ内に掘削進行方向と反対方向に向かってカッタ部２０の周方向に傾斜する板材３４を備え、板材３４はカッタ部２０とともに回転し、これにより収容空間１０Ｅ内に収容された掘削土は収容空間１０Ｅの後方に設けられた隙間１０Ｆへ送られる。

Description

トンネル掘削装置
　本発明は、円環状に地盤を掘削するためのトンネル掘削装置に関する。
　近年、大断面のシールドトンネルをより効率良く構築する方法として、リングシールド工法が知られている。リングシールド工法では、先端部の円環状に設けられたカッタ部により地盤を掘削する円筒状の掘削装置を用いて、トンネルの外殻部に当たる位置の地盤を先行して断面円環状に掘削する工程と、掘削した部分に円筒状に覆工体を構築する工程と、覆工体に反力をとって掘削装置を推進させる工程とを繰り返して先行して断面円環状に地盤を掘削し、さらに、これと並行して覆工体の内側に円柱状に残留した土砂を後方側から掘削することによりトンネルを構築する（特許文献１参照）。
特許２６０４６２２号公報
　ここで、特許文献１記載の装置では、掘削装置本体の前面に設けられた土砂取込口からズリ収容部内に掘削土を収容し、ズリ収容部の後部に設けられた送泥管により掘削土を装置外部へ搬出している。しかしながら、このように送泥管により掘削土を搬出する方法では、送泥管内に掘削土がつまってしまい、掘削土をスムーズに搬出できなくなる虞がある。
　本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、円環状に地盤を掘削する掘削装置において、地盤を掘削することにより発生した掘削土をスムーズに搬出できるようにすることである。
　本発明のトンネル掘削装置は、地盤にトンネルを掘削するための円筒形のトンネル掘削装置であって、トンネル掘削装置の掘削進行方向の先端面に設けられ、先端面に地盤を掘削するためのビットを備える回転駆動可能な円環状のカッタ部を含む掘削機構と、円筒形状の外筒体と、外筒体と同心状に配置され、外筒体よりも小径の円筒形状の内筒体とを有し、先端面の後方に接続された殻体と、掘削機構を掘削進行方向に推進させる推進機構と、掘削機構により掘削された掘削土を、先端面に形成された開口から、トンネル掘削装置の前方に内筒体と外筒体との間に形成された収容空間に収容し、内筒体の収容空間の後部に形成された隙間からトンネル掘削装置の内側空間へ排出する掘削土排出機構と、を備え、掘削土排出機構は、収容空間内に後方方向に向かって周方向に傾斜するように設けられた板材を備え、板材はカッタ部とともに回転し、これにより収容空間内に収容された掘削土が収容空間の後方に形成された隙間へ送られる、ことを特徴とする。
　上記の構成の本発明によれば、収容空間内に板材が後方に向かって傾斜するように設けられているため、カッタ部とともに板材が回転することにより、板材により収容空間内に収容された掘削土を後方へスムーズに収容空間の後方へ送り、掘削装置の内側空間へ排出することができる。
　好ましくは、上記の発明において、殻体は、掘削進行方向先方側から順に設けられた、第１の殻体と、第２の殻体と、を含み、第１の殻体はカッタ部とともに第２の殻体に対して回転し、収容空間は第１の殻体内に形成され、隙間は、第１の殻体の内筒体の後縁と、第２の殻体の内筒体の前縁との間に形成されている。
　上記の構成の本発明によれば、カッタ部とともに回転する第１の殻体と、第２の殻体との間に隙間を形成しているため、装置の構成がシンプルになる。
　好ましくは、上記の発明において、第１の殻体の内筒体の後縁と、第２の殻体の内筒体の前縁に設けられた隙間の所定高さよりも下方の部分を閉鎖する閉鎖プレートを備え、これにより、隙間は、所定高さよりも上方において内筒体の内側に開口している。
　上記の構成の本発明によれば、第１の掘削部殻体の内筒体の後縁と、第２の掘削部殻体の内筒体の前縁との間の隙間を閉鎖プレートにより閉鎖する構成としたため、隙間から装置内側に排出された掘削土が、下方に堆積して隙間を閉塞することを防止し、掘削土排出機構につまりが生じることを抑止できる。
　本発明によれば、掘削装置の先端面に形成された開口から収容空間に収容された掘削土が、板材により収容空間の後方に設けられた隙間まで送られ、隙間から装置内部へ排出されるため、掘削土をスムーズに搬出できる。
本発明の第１実施形態による掘削装置を示す斜視図である。 図１に示す掘削装置の軸方向の鉛直断面図である。 図１に示す掘削装置の先端下部の水平断面図である。 図２におけるＡ－Ａ視側面図である。 図２におけるＢ－Ｂ視断面図である。 図２におけるＣ－Ｃ視断面図である。 本発明の第１実施形態による掘削装置を用いてトンネルを掘削する様子を示す鉛直断面図である。 本発明の第１実施形態による掘削装置における推進方法を説明するための図であり、後方の径方向油圧ジャッキを伸長させた状態を示す。 本発明の第１実施形態による掘削装置における推進方法を説明するための図であり、前方及び後方の軸方向油圧ジャッキを伸長させた状態を示す。 本発明の第１実施形態による掘削装置における推進方法を説明するための図であり、前方の径方向油圧ジャッキを伸張させ、後方の径方向油圧ジャッキを後退させた状態を示す。 本発明の第１実施形態による掘削装置における推進方法を説明するための図であり、前方及び後方の軸方向油圧ジャッキを収縮させた状態を示す。 本発明の第２実施形態による掘削装置の軸方向の鉛直断面図である。 図１２におけるＡ－Ａ視側面図である。 図１２におけるＢ－Ｂ視断面図である。 図１２におけるＣ－Ｃ視断面図である。
　以下、本発明の第１実施形態である掘削装置を図面を参照しながら詳細に説明する。
　図１は、本実施形態による掘削装置１を示す斜視図、図２は、図１に示す掘削装置１の軸方向の鉛直断面図、図３は、図１に示す掘削装置１の先端部の水平断面図である。また、図４は、図２におけるＡ－Ａ視側面図、図５は、図２におけるＢ－Ｂ視断面図、図６は、図２におけるＣ－Ｃ視断面図である。
　図１及び図２に示すように、掘削装置１は、円筒状の殻体２と、殻体２の掘削進行方向（以下、前方という）の先端に設けられた掘削機構４と、掘削土排出機構６と、掘削機構４を推進させるための推進機構８とを備える。
　図２に示すように、殻体２は、前方から順次接続された第１の掘削部殻体１０と、第２の掘削部殻体１２と、前方の殻体１４と、後方の殻体１６とにより構成される。
　第１の掘削部殻体１０は、先端面を形成する円環状の先端面部１０Ａと、先端面部１０Ａの外周縁から後方に延びる円筒状の前方外筒体１０Ｂと、前方外筒体１０Ｂの後端に接続され、前方外筒体１０Ｂよりも小径の円筒状に形成された後方外筒体１０Ｃと、先端面部１０Ａの内周縁から後方に延びる円筒状の内筒体１０Ｄと、前方及び後方の外筒体１０Ｂ、１０Ｃと内筒体１０Ｄとを結ぶように設けられた複数の支持部材（図示せず）を有する。
　また、第２の掘削部殻体１２と、前方の殻体１４と、後方の殻体１６とは、それぞれ、第１の掘削部殻体１０の前方外筒体１０Ｂと略同径に形成された円筒状の外筒体１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃと、外筒体１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃ内に配置され、第１の掘削部殻体１０の内筒体１０Ｄと略同径に形成された円筒状の内筒体１２Ｄ、１４Ｄ、１６Ｄと、内筒体１２Ｄ、１４Ｄ、１６Ｄと外筒体１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃを結ぶように設けられた複数の支持部材（図示せず）とにより構成される。これら殻体１０、１２、１４、１６はそれぞれ鋼材からなる。なお、第１の掘削部殻体１０の内筒体１０Ｄの後端は、第２の掘削部殻体１２の内筒体１２Ｄの前端との間に隙間１０Ｆが形成されるように、第２の掘削部殻体１２の内筒体１２Ｄの前端よりも前方において終端している。
　第１の掘削部殻体１０、第２の掘削部殻体１２、前方の殻体１４、及び後方の殻体１６を構成する内筒体１０Ｄ、１２Ｄ、１４Ｄ、１６Ｄ及び外筒体１０Ｂ、１０Ｃ、１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃは、後に詳述する掘削機構４の回転軸と同心同軸に配置されており、これにより、内筒体１０Ｄ、１２Ｄ、１４Ｄ、１６Ｄと外筒体１０Ｂ、１０Ｃ、１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃとの間に環状空間が形成される。支持部材は、棒状又は板状の鋼材からなり、外筒体１０Ｂ、１０Ｃ、１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃに作用する土圧を支持可能な本数、内筒体１０Ｄ、１２Ｄ、１４Ｄ、１６Ｄの中心軸を中心として放射状に、周方向及び軸方向に適宜な間隔をあけて、これら内筒体１０Ｄ、１２Ｄ、１４Ｄ、１６Ｄと外筒体１０Ｂ、１０Ｃ、１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃを結ぶように設けられている。そして、内筒体１０Ｄ、１２Ｄ、１４Ｄ、１６Ｄと、外筒体１０Ｂ、１０Ｃ、１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃとの間の環状空間内に推進機構８が収容されている。
　第１の掘削部殻体１０の後方外筒体１０Ｃは、第２の掘削部殻体１２の外筒体１２Ｃの内側に収容されており、これにより、第１の掘削部殻体１０は第２の掘削部殻体１２に対して回転可能に接続されている。なお、第１の掘削部殻体１０の後方外筒体１０Ｃは、第２の掘削部殻体１２の外筒体１２Ｃとの間にベアリング等を介在させることにより滑りを向上することができる。
　また、第２の掘削部殻体１２は、内筒体１２Ｄの内周面の後端部及び外筒体１２Ｃの外周面の後端部が切り欠かれている。また、前方の殻体１４は、内筒体１４Ｄの外周面の先端部及び外筒体１４Ｃの内周面の先端部が切り欠かれている。そして、第２の掘削部殻体１２の後端部の内側に、前方の殻体１４の先端部が収容されることにより、第２の掘削部殻体１２が前方の殻体１４に対して軸方向に摺動可能に接続されている。
　これと同様に、前方の殻体１４は、内筒体１４Ｄの内周面の後端部及び外筒体１４Ｃの外周面の後端部が切り欠かれている。また、後方の殻体１６は、内筒体１６Ｄの外周面の先端部及び外筒体１６Ｃの内周面の先端部が切り欠かれている。そして、前方の殻体１４の後端部の内側に、後方の殻体１６の先端部が収容されることにより、前方の殻体１４が後方の殻体１６に対して軸方向に摺動可能に接続されている。なお、第２の掘削部殻体１２と前方の殻体１４、及び、前方の殻体１４と後方の殻体１６の接続部に、軸方向の摺動を案内するガイド部材を設けてもよい。
　図３に示すように、掘削機構４は、第１の掘削部殻体１０の先端面部１０Ａに形成された複数の削孔ビットを含むカッタ部２０と、第１の掘削部殻体１０内に配置された減速機２２と、第２の掘削部殻体１２内に配置されたモータ２４と、を備える。
　図４に示すように、第１の掘削部殻体１０の先端面部１０Ａには、周方向に間隔をあけて複数の開口２６が形成されており、外部と第１の掘削部殻体１０内の空間１０Ｅとがこの開口２６を通して連通している。
　カッタ部２０は、第１の掘削部殻体１０の先端面部１０Ａに周方向に間隔をあけて設けられた１３対のローラービット２８と、先端面部１０Ａに形成された開口２６の縁に設けられた削孔ビット３０と、を備える。
　また、図３に示すように、第１の掘削部殻体１０の後端部には、ピンラック３２が取り付けられている。
　図３に示すように、第２の掘削部殻体１２内にモータ２４が配置され、このモータ２４の回転軸には減速機２２が接続されており、この減速機２２にはピニオン２２Ａが取り付けられている。そして、減速機２２に取り付けられたピニオン２２Ａが、第１の掘削部殻体１０に取り付けられたピンラック３２と噛み合っている。これにより、モータ２４が回転すると、この回転力が減速機２２を介してトルクが増幅されて第１の掘削部殻体１０に伝達され、第１の掘削部殻体１０はその中心軸を中心として第２の掘削部殻体１２に対して回転する。
　各ローラービット２８は、半径方向に異なる位置に配置されている。これにより、第１の掘削部殻体１０が周方向に回転した際に、各ローラービット２８が通過する軌跡が、半径方向に略等間隔な同心円となり、径によらず均質な掘削を行うことができる。
　また、削孔ビット３０は、先端が鋭利なビットからなり、第１の掘削部殻体１０が回転することにより、ローラービット２８により切削された切削面を平坦に整えるように掘削する。
　図２に示すように、掘削土排出機構６は、第１の掘削部殻体１０内の空間１０Ｅを周方向に複数の室１０Ｇに分割するように、第１の掘削部殻体１０の内部の空間１０Ｅ内に設けられた複数の板材３４と、第２の掘削部殻体１２の内筒体１２Ｄに前方へ延出するように取り付けられた閉鎖プレート３６と、地盤に向かって水を噴射するように、その噴出口が第１の掘削部殻体１０の先端面部１０Ａの表面に露出して設けられたジェットノズル（図示せず）と、を備えている。
　各板材３４は、先端がそれぞれ、第１の掘削部殻体１０の先端面部１０Ａの削孔ビット３０が取り付けられた箇所の裏面に接続されており、後述するように、第１の掘削部殻体１０が回転した際に、空間１０Ｅ内の掘削土を後方に向かって押しやるように、後方に向かって周方向に傾斜して設けられている。
　閉鎖プレート３６は、第１の掘削部殻体１０の内筒体１０Ｄの後端と、第２の掘削部殻体１２の内筒体１２Ｄの前端との間の隙間１０Ｆを、周方向に最下部から所定の高さまでの部分（本実施形態では、最下部から周方向両側にそれぞれ約１２０°の部分）を閉鎖するように設けられている。
　図２に示すように、推進機構８は、掘削進行方向に延び、直列接続された複数対の前方及び後方の軸方向油圧ジャッキ４０、４２と、周方向に隣接する軸方向油圧ジャッキ４０、４２の間に配置された複数の前方及び後方の径方向油圧ジャッキ４４、４６と、前方及び後方の径方向油圧ジャッキ４４、４６の先端に夫々接続された前方及び後方の複数の支持板４８、５０と、補助用の推進ジャッキ６０と、により構成される。
　各対の前方及び後方の軸方向油圧ジャッキ４０、４２は掘削進行方向に延びるように直列接続されている。各対の前方及び後方の軸方向油圧ジャッキ４０、４２は、角度によらず均一な推進力が得られるように、殻体２の周方向に等角度間隔で設けられている。
　前方の軸方向油圧ジャッキ４０は、第２の掘削部殻体１２から前方の殻体１４に亘って、内筒体１２Ｄ、１４Ｄと外筒体１２Ｃ、１４Ｃと間に収容されており、先端が第２の掘削部殻体１２に設けられた接続プレート５２に固定され、後端が前方の殻体１４に設けられた接続プレート５４に固定されている。
　後方の軸方向油圧ジャッキ４２は、前方の殻体１４から後方の殻体１６に亘って、内筒体１４Ｄ、１６Ｄと外筒体１４Ｃ，１６Ｃと間に収容されており、先端は前方の殻体１４の接続プレート５４に固定され、後端は後方の殻体１６に設けられた接続プレート５６に固定されている。このように、前方及び後方の軸方向油圧ジャッキ４０、４２は、接続プレート５４を介して直列接続されている。
　図５に示すように、前方の径方向油圧ジャッキ４４は、矩形状の支持板４８に対して、周方向に並ぶ２台の油圧ジャッキが一組として設けられている。対となる径方向油圧ジャッキ４４は周方向に間隔をあけて第２の掘削部殻体１２内に収容されている。
　また、図２及び図６に示すように、後方の径方向油圧ジャッキ４６は、前後方向に並ぶ一対の支持板５０のそれぞれに対して、４台の油圧ジャッキが一組として、支持板５０の四隅に当たる位置に設けられている。後方の径方向油圧ジャッキ４６は、前後方向及び周方向に間隔をあけて、後方の殻体１６内に収容されている。
　第２の掘削部殻体１２及び後方の殻体１６の外筒体１２Ｃ、１６Ｃには、前方及び後方の径方向油圧ジャッキ４４、４６に対応した位置に開口１２Ａ，１６Ａが形成されている。前方及び後方の径方向油圧ジャッキ４４，４６は、一端が第２の掘削部殻体１２及び後方の殻体１６の内筒体１２Ｄ，１６Ｄに固定されており、他端が外筒体１２Ｃ、１６Ｃに形成された開口１２Ａ，１６Ａと略同一形状の支持板４８、５０に接続されている。かかる構成により、前方及び後方の径方向油圧ジャッキ４４，４６が伸長することにより、支持板４８、５０が外周に向かって突出することとなる。
　なお、これら軸方向油圧ジャッキ４０、４２及び径方向油圧ジャッキ４４、４６は、制御装置（図示せず）に接続されており、制御装置により油圧が供給される。
　以下、上記の掘削装置１を用いたトンネルの掘削方法を説明する。
　図７は、本実施形態による掘削装置１を用いたトンネルの掘削を示す鉛直断面図である。同図に示すように、本実施形態では、先行して、掘削装置１により円筒状に地盤６２を掘削し、後行して、残された中心部の地盤６４を重機６６によって掘削することにより円形断面のトンネルを構築する。
　まず、図８～図１１を参照して、推進機構８により、掘削機構４を推進させる方法について説明する。なお、この推進作業は、掘削機構４のカッタ部２０を掘削装置１の軸を中心として回転させるとともに、掘削土排出機構６により掘削土を排出させながら行う。
　まず、図８に示すように、前方及び後方の軸方向油圧ジャッキ４０、４２が収縮した状態で、後方の径方向油圧ジャッキ４６を伸長させて支持板５０により周囲の地盤を押圧する。そして、図９に示すように、支持板５０により地盤に反力をとった状態で、前方及び後方の軸方向油圧ジャッキ４０，４２を伸長させて掘削機構４を前方へ押し出し、掘削機構４により地盤を円筒状に掘削していく。
　このようにして、所定の距離、掘削を行ったら、図１０に示すように、前方の径方向油圧ジャッキ４４を伸張させて、支持板４８により周囲の地盤を押圧する。そして、後方の径方向油圧ジャッキ４６を後退させる。
　さらに、図１１に示すように、前方及び後方の軸方向油圧ジャッキ４０，４２を収縮させる。これにより、前方及び後方の殻体１４、１６を前進させることができる。なお、この際、掘削が完了したトンネルの内周壁に取り付けられたセグメントに反力を取った状態で、補助用の推進ジャッキ６０を伸張させることにより、前方及び後方の殻体１４、１６を容易に前進させることができる。
　以上の工程を繰り返すことで、掘削機構４を前方へ進出させるとともに掘削装置１を推進させることができる。
　上記の推進作業とともに、カッタ部２０を回転させて地盤を掘削し、掘削することで生じた掘削土を装置後方へと送る。すなわち、推進機構８によりカッタ部２０を地盤に押し付けた状態で、掘削機構４のモータ２４を回転させる。モータ２４の回転力は減速機２２に伝達されてトルクが増幅され、ピニオン２２Ａ及びピンラック３２を介して第１の掘削部殻体１０を回転させる。第１の掘削部殻体１０が回転すると、まず、地盤がカッタ部２０のローラービット２８により断面鋸形状に掘削され、さらに、削孔ビット３０により表面の凹凸が削りとられる。これにより円環状に地盤を掘削することができる。
　カッタ部２０により地盤を掘削することで生じた掘削土は、ジェットノズルから噴射される水と攪拌されて、流動性が向上される。そして、掘削土は、第１の掘削部殻体１０の先端面部１０Ａに形成された開口２６から第１の掘削部殻体１０内の室１０Ｇに収容される。そして、第１の掘削部殻体１０が回転することにより、第１の掘削部殻体１０内に取り付けられた板材３４により後方に送られ、隙間１０Ｆから装置の内側の空間へ排出される。
　ここで、上記の通り、第１の掘削部殻体１０の内筒体１０Ｄの後端と、第２の掘削部殻体１２の内筒体１２Ｄの前端との間の隙間１０Ｆは、周方向に最下部から所定の高さまでの部分が閉鎖プレート３６により閉鎖されている。このため、所定の高さ以下に位置している室１０Ｇからは掘削土が排出されることはなく、第１の掘削部殻体１０が回転することにより、所定の高さまで回転した室１０Ｇ内の掘削土が閉鎖プレート３６上に落下することとなる。これにより、室１０Ｇを通して隙間１０Ｆまで運ばれた掘削土が、下方にたまってしまい、隙間１０Ｆを閉塞することを防止できる。
　そして、掘削装置１の後方において、円筒状に掘削されたトンネル内周面に仮保護プレートを取り付ける。
　上記の先行掘削作業と並行して、掘削装置１により円環状に掘削された部分の内側の地盤６４を第１の掘削部殻体１０の後方位置まで掘削する。この掘削作業は、ブレーカーやバックホウ等の重機を用いればよい。
　そして、ブレードにより運ばれた掘削土及び地盤を掘削して発生した掘削土を、シャフローダによりダンプトラックに積載し、トンネル外部に搬出する。
　次に、トンネル全断面の掘削が完了した部分において、トンネル内周面から仮保護プレートを取り外し、セグメントなどの覆工を施す。
　以上の工程により、円形断面のトンネルを構築することができる。
　本実施形態によれば、第１の掘削部殻体１０内の空間１０Ｅ内に板材３４が後方に向かって周方向に傾斜するように設けられているため、第１の掘削部殻体１０が回転することにより、第１の掘削部殻体１０内の室１０Ｇに収容された掘削土が板材３４により後方へスムーズに送られ、隙間１０Ｆから装置１の内側空間へ排出することができる。
　また、隙間１０Ｆの下方部分を閉鎖プレート３６により閉鎖する構成としたため、第１の掘削部殻体１０内の空間１０Ｅから装置内側に排出された掘削土が、装置１の内側の下方に堆積して隙間１０Ｆを閉塞することを防止し、掘削土排出機構６につまりが生じることを抑止できる。
　また、第１の掘削部殻体１０内の空間１０Ｅ内につまりが生じた場合であっても、閉鎖プレート３６を取り外すことにより、掘削装置１の内筒体や外筒体を解体することなく容易につまりを除去することができる。
　また、掘削土排出機構６として、第１の掘削部殻体１０の内部に後方に向かって周方向に傾斜するように板材３４を設ける構成としたため、従来の送泥管などに比べて、大断面の掘削土を排出するためのスペースを確保でき、掘削土を大量に排出することができる。
　また、本実施形態によれば、第１の掘削部殻体１０が回転することにより、板材３４が掘削土を搬出することができ、カッタ部２０を回転させるための動力と別個に、掘削土を排出するための動力を設ける必要がない。
　なお、本実施形態では、第１の掘削部殻体１０内の空間１０Ｅに板材３４を設ける構成としたが、これに限らず、例えば、螺旋状の板材を設ける構成としてもよい。
　また、上記実施形態では、閉鎖プレート３６を第２の掘削部殻体１２の内筒体１２Ｄに取り付けることにより、隙間１０Ｆの下方部分を閉鎖して、空間１０Ｅと装置１の内側の空間とが内筒体の上方のみで連通する構成としたが、これに限らず、第２の掘削部殻体１２の内筒体１２Ｄの下部を前方に向かって延出させることにより、隙間１０Ｆの下部を閉鎖してもよい。
　また、上記実施形態では、カッタ部２０が形成された先端面部１０Ａとともに、第１の掘削部殻体１０を構成する内筒体１０Ｄ及び外筒体１０Ｂとが回転する構成としたが、これに限らず、少なくとも先端面部１０Ａのみが回転し、これとともに板材３４が回転すればよい。
　以下、本発明の第二実施形態を説明する。
　なお、以下の説明で、第一実施形態と同様の構成要素については、同じ番号を付して説明を省略する。
　図１２は、本実施形態の掘削装置の鉛直断面図であり、図１３は図１２におけるＡ－Ａ正面図、図１４は図１２におけるＢ－Ｂ断面図、図１５は図１２におけるＣ－Ｃ断面図である。
　図１２に示すように、掘削装置１０１は、円筒状の殻体１０２と、殻体１０２の掘削進行方向（以下、前方という）の先端に設けられた掘削機構４と、掘削土排出機構１０６と、掘削機構４を推進させるための推進機構８とを備える。なお、本実施形態の掘削装置における掘削機構４の構成は第１実施形態と同様である。また、本実施形態における推進機構の構成は、径方向油圧ジャッキの数が少ないものの、その構成は第１実施形態と同様である。
　図１２に示すように、殻体１０２は、前方から順次接続された第１の掘削部殻体１０と、第２の掘削部殻体１２と、前方の殻体１４と、後方の殻体１６とにより構成される。本実施形態では、第２の掘削部殻体１２を構成する内筒体１２Ｅの前端は、第１の掘削部殻体１０を構成する内筒体１０Ｄの後端まで進出しており、これら内筒体１０Ｄ、１２Ｅの間に隙間が形成されていない。
　また、本実施形態では、第１の掘削部殻体１０と、第２の掘削部殻体１２と、前方の殻体１４と、後方の殻体１６を構成する内筒体１０Ｄ、１２Ｅ、１４Ｄ、１６Ｄは第１実施形態に比べて小径に構成されており、内筒体１０Ｄ、１２Ｅ、１４Ｄ、１６Ｄと外筒体１０Ｂ、１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃとの間に第１実施形態よりも幅広い環状空間が形成されている。
　なお、本実施形態では、殻体２内に配置される掘削機構４及び推進機構８を構成する部材は、全て殻体２内の空間の外周側に配置されており、殻体２内の内周側には各機構を構成する部材が配置されておらず、殻体２の内周側には掘削土を排出する際に利用される環状の内側空間１０８が画成されている。
　内周側の環状の内側空間１０８と掘削機構４及び推進機構８を構成する部材が配置された空間との間には、これらの空間を分割するように第２の掘削部殻体１２内に円筒状の中間筒体１２Ｆが設けられている。また、第２の掘削部殻体１２の先端部において、この中間筒体１２Ｆと外筒体１２Ｃとの間は閉鎖板１２Ｇで閉塞されている。本実施形態では、この中間筒体１２Ｆは第２の掘削部殻体１２内にのみ設けられているが、前方の殻体１４及び後方の殻体１６内にも設けてもよい。
　本実施形態では、図１２に示すように、第１の掘削部殻体１０内の空間１０Ｅは、殻体２内の内側空間１０８と殻体２内において連通している。掘削土排出機構１０６は、第１の掘削部殻体１０内の空間１０Ｅを周方向に複数の室１０Ｇに分割するように第１の掘削部殻体１０の内部の空間１０Ｅに設けられた複数の板材１３４と、第２の掘削部殻体１２の内筒体１２Ｄに前方へ延出するように取り付けられた閉鎖プレート１３６と、地盤に向かって水を噴射するように、その噴出口が第１の掘削部殻体１０の先端面部１０Ａの表面に露出して設けられたジェットノズル（図示せず）と、内側空間１０８内の下部に設けられた、例えば、ベルトコンベアからなる搬送手段１１２と、を備えている。
　各板材３４は、先端がそれぞれ、第１の掘削部殻体１０の先端面部１０Ａの削孔ビット３０が取り付けられた箇所の裏面に接続されており、後方に向かって第１の掘削部殻体１０の周方向に傾斜するように設けられている。また、板材１３４の後方内周側は中間筒体１２Ｆの先端と、第１の掘削部殻体１０の内筒体１０Ｄの後端とを結ぶように傾斜している。
　図１４及び図１５に示すように、閉鎖プレート１３６は、中間筒体１２Ｆの先端と、第１の掘削部殻体１０の内筒体１０Ｄの後端との間の隙間１１０Ｆを、周方向に最下部から所定の高さまでの部分（本実施形態では、最下部から周方向両側にそれぞれ約１２０°の部分）を閉鎖するように設けられている。
　以下、本実施形態の掘削装置１０１の掘削土排出機構１０６による掘削土の排出方法を説明する。
　第１実施形態と同様に、第１の掘削部殻体１０が回転すると、カッタ部２０が地盤を掘削する。カッタ部２０により地盤を掘削することで生じた掘削土は、ジェットノズルから噴射される水と攪拌されて、流動性が向上される。そして、掘削土は、第１の掘削部殻体１０の先端面部１０Ａに形成された開口２６から第１の掘削部殻体１０内の室１０Ｇに収容される。
　また、第１の掘削部殻体１０が回転すると、これとともに板材１３４が回転する。これにより、第１の掘削部殻体１０内の室１０Ｇに収容された掘削土は、回転した板材１３４により後方に送られ、隙間１１０Ｆから内側空間１０８へ排出される。
　この際、閉鎖プレート１３６により、周方向に最下部から所定の高さまでの部分が閉鎖されているため、第１の掘削部殻体１０が回転することにより、所定の高さまで回転した室１０Ｇ内の掘削土のみが内側空間１０８に落下することとなる。そして、閉鎖プレート１３６により、板材３４の後方内周側は中間筒体１２Ｆの先端と、第１の掘削部殻体１０の内筒体１０Ｄの後端との間の隙間１１０Ｆの所定の高さまでの部分が閉鎖されているため、落下した掘削土が隙間１０Ｆを閉塞することを防止できる。
　このようにして、内側空間１０８に落下した掘削土は、内側空間１０８の下部に設けられた搬送手段１１２により装置後方へ搬送される。
　以上説明したように、本実施形態によっても、第１の掘削部殻体１０内の空間１０Ｅ内に板材１３４が後方に向かって第１の掘削部殻体１０の回転方向に傾斜するように設けられているため、第１の掘削部殻体１０とともに板材１３４が回転することにより、第１の掘削部殻体１０内の室１０Ｇに収容された掘削土をスムーズに搬送手段１１２まで送ることができる。
　また、隙間１１０Ｆの下方部分を閉鎖プレート１３６により閉鎖する構成としたため、第１の掘削部殻体１０内の室１０Ｇから隙間１１０Ｆを通じて装置内側に排出された掘削土が、下方に堆積して隙間１１０Ｆを閉塞することを防止し、掘削土排出機構６につまりが生じることを抑止できる。
　また、掘削土排出機構６として、第１の掘削部殻体１０の内部に後方に向かって第１の掘削部殻体１０の回転方向に傾斜するように板材１３４を設ける構成としたため、第１の掘削部殻体１０が回転することにより板材１３４により掘削土を後方へ搬送することができるため、大断面の掘削土を排出するためのスペースを確保でき、掘削土を大量に排出することができる。
　また、本実施形態によれば、第１の掘削部殻体１０が回転することにより、板材１３４が掘削土を搬出することができ、カッタ部２０を回転させるための動力と別個に動力を設ける必要がない。
　なお、本実施形態においても、板材１３４に代えて、例えば、螺旋状の板材を設けてもよく、先端面部１０Ａと板材１３４のみが回転する構成としてもよい。
１、１０１　掘削装置
２、１０２　殻体
４　掘削機構
６、１０４　掘削土排出機構
８　推進機構
１０　第１の掘削部殻体
１０Ａ　先端面部
１０Ｂ　前方外筒体
１０Ｃ　後方外筒体
１０Ｅ　空間
１０Ｆ、１１０Ｆ　隙間
１０Ｇ　室
１２　第２の掘削部殻体
１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃ　外筒体
１０Ｄ、１２Ｄ、１４Ｄ，１６Ｄ、１２Ｅ　内筒体
２０　カッタ部
２６　開口
２８　ローラービット
３０　削孔ビット
３４、１３４　板材
３６、１３６　閉鎖プレート
１０８　内側空間
１１２　搬送手段

Claims (3)

  1. 　地盤を円環状に掘削するための円筒状のトンネル掘削装置であって、
    　該トンネル掘削装置の掘削進行方向の先端面に設けられ、先端面に地盤を掘削するためのビットを備える回転駆動可能な円環状のカッタ部を含む掘削機構と、
    　円筒形状の外筒体と、前記外筒体と同心状に配置され、前記外筒体よりも小径の円筒形状の内筒体とを有し、前記先端面の後方に接続された殻体と、
    　前記掘削機構を掘削進行方向に推進させる推進機構と、
    　前記掘削機構により掘削された掘削土を、前記先端面に形成された開口から、前記トンネル掘削装置の前方に内筒体と外筒体との間に形成された収容空間に収容し、前記内筒体の前記収容空間の後部に形成された隙間から該トンネル掘削装置の内側空間へ排出する掘削土排出機構と、を備え、
    　前記掘削土排出機構は、前記収容空間内に後方方向に向かって周方向に傾斜するように設けられた板材を備え、該板材は前記カッタ部とともに回転し、これにより前記収容空間内に収容された掘削土が前記収容空間の後方に形成された隙間へ送られる、
    　ことを特徴とするトンネル掘削装置。
  2. 　前記殻体は、前記掘削進行方向先方側から順に設けられた、第１の殻体と、第２の殻体と、を含み、
    　前記第１の殻体は前記カッタ部とともに前記第２の殻体に対して回転し、
    　前記収容空間は前記第１の殻体内に形成され、
    　前記隙間は、前記第１の殻体の内筒体の後縁と、前記第２の殻体の内筒体の前縁との間に形成されている、請求項１に記載されたトンネル掘削装置。
  3. 　前記第１の殻体の内筒体の後縁と、前記第２の殻体の内筒体の前縁に設けられた前記隙間の所定高さよりも下方部分を閉鎖する閉鎖プレートを備え、これにより、前記隙間は、所定高さよりも上方において前記内筒体の内側に開口している請求項２に記載されたトンネルの掘削装置。
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