シールド掘進機の破砕装置
【課題】通常時は、排土管から掘削土を排出する所期の排土能力を確保し、排土口の前側の取込スペースに塊状の掘削物が取り込まれた場合、或いは、閉塞した場合に、その掘削物を破砕し或いは移動させて除去し、排土管等の解体作業や掘削物の除去作業を含む非常に煩雑な作業を行うことなく、排土管の閉塞を解除又は予防できる、シールド掘進機の破砕装置を提供する。
【解決手段】 排土管８０の前端側の排土口８０ａを隔壁７よりも後方に位置させ、排土口８０ａとチャンバ６とを連通させるように隔壁７から後方へ凹む取込スペース９０を形成する筒状部材９１を設け、筒状部材９０に２対の油圧ジャッキ９５を取り付けて、これら油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂにより取込スペース９０内の塊状の掘削物を破砕可能に相対向状に配置する。
【解決手段】 排土管８０の前端側の排土口８０ａを隔壁７よりも後方に位置させ、排土口８０ａとチャンバ６とを連通させるように隔壁７から後方へ凹む取込スペース９０を形成する筒状部材９１を設け、筒状部材９０に２対の油圧ジャッキ９５を取り付けて、これら油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂにより取込スペース９０内の塊状の掘削物を破砕可能に相対向状に配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機のチャンバと排土管の前端側の排土口との間に取込スペースを形成し、その取込スペース内の塊状の掘削物を破砕可能な装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールド掘進機は、胴体と、胴体を推進させる複数のシールドジャッキと、胴体の前端側に設けられたカッターヘッドと、カッターヘッドで掘削された掘削土を収容するチャンバと、チャンバの後端を仕切る隔壁と、チャンバ内の掘削土を排出する排土管を有する排土装置とを備え、排土管の前端部が隔壁に接続され、排土管の前端側の排土口がチャンバに臨んでいる。
【０００３】
ここで、泥土圧（土圧）式シールド掘進機（例えば、特許文献１参照）では、排土装置として、排土管の内部に回転自在に配設されたスクリュウオーガを有するスクリュウコンベアを採用する場合が多く、また、泥水式シールド掘進機（例えば、特許文献２参照）では、泥水圧送方式の排土装置が採用される。
【０００４】
ところで、シールド掘進機では、巨大な礫、玉石、岩、木杭等を含む地山を掘削した際、これら礫、玉石、岩，木杭等が十分に切削、破砕されずに、排土装置で排出不可能な塊状の掘削物としてチャンバ内に取り込まれ、この塊状の掘削物が排土管を閉塞する場合がある。この場合、排土装置による排土能力が低下する、或いは、排土不可能になるため、掘削作業を中断し、排土装置の解体作業や掘削物の除去作業を含む非常に煩雑な作業を行う必要があり、非能率的である。そこで、排土管を閉塞する虞がある塊状の掘削物を破砕する装置が実用に供されている。
【０００５】
特許文献１のシールド掘進機では、排土管の前端側の排土口が隔壁よりも後方に位置し、排土口の前側にハウジングが配設され、ハウジングの前端部が隔壁に接続されて、ハウジングの内部がチャンバに臨み、排土管の前端部がハウジングの後壁部に接続されて、排土口がハウジングの内部に臨んでいる。ハウジングの内部に１対のロールが左右に隙間を空けて並設され、これらロールを回転させる油圧モータとギヤが設けられている。１対のロール間の隙間は排土口の前側に位置し、油圧モータとギヤにより１対のロールが回転されて、これらロール間を通る塊状の掘削物を排土装置で排出可能な大きさに破砕する。
【０００６】
特許文献２のシールド掘進機では、排土管の前端部が隔壁にダイレクトに接続されて、排土管の前端部分に排泥管内打撃装置が立設されている。この排泥管内打撃装置は、ビットが下端部に交換可能に装着されたロッドと、ロッドを上下動自在にガイドする内筒と、内筒を上下動自在にガイドする外筒と、内筒に対してロッドを上下動させる油圧モータ及びカムと、外筒に対してロッド及び内筒及び油圧モータ及びカム等を一体的に上下動させる油圧ジャッキ等を備えている。
【０００７】
この排泥管内打撃装置は、油圧ジャッキにより、ロッドが排土管の内部に突出した位置と外部へ退入した位置とに亙って内筒及び油圧モータ及びカム等と共に上下動され、ロッドが排土管の内部に突出した状態で、油圧モータ及びカムにより、ロッドが毎分１００回程度で上下に往復駆動されて、塊状の掘削物を打撃し破砕する。また、油圧ジャッキによっても、ロッドが内筒及び油圧モータ及びカム等と共に毎分６０回程度で上下に往復駆動されて、塊状の掘削物を打撃し破砕可能である旨が記載されている。
【０００８】
特許文献２のメイン実施例（図２）では、排泥管内打撃装置が鉛直姿勢で配置されて、ロッドが排土管の内壁に向かって延び、排土管に入り込んだ塊状の掘削物を破砕可能に構成され、変形例（図６）では、排泥管内打撃装置が傾斜姿勢で配置されて、ロッドが排土口に向かって延び、排土口に詰まった塊状の掘削物を破砕可能に構成されている。
【０００９】
【特許文献１】特開昭５９−２０６５９８号公報
【特許文献２】特開２００２−１６８０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１のシールド掘進機では、１対のロールは大型であり、これらロールの全体が掘削土の排出通路であるケーシングの内部に配設されるため、しかも、１対のロール間の隙間も狭く、これらロールが排土管の排土口の前側を大きく塞いだ状態になるため、そして、掘削物を破砕する必要がない場合でも同状態に維持されるため、排土装置による排土能力が低下する虞がある。
【００１１】
また、大型の１対のロールと、これらロールを収容する大型のケーシングが必要になるため、大型構造になること、大きな設置スペースが必要になること、１対のロールを回転させる油圧モータとギヤが別途必要になるため、複雑な構造になること、既存の排土装置への適用が難しいこと、等の問題がある。
【００１２】
特許文献２の排泥管内打撃装置では、油圧モータや油圧ジャッキにより、ロッドが上下に往復駆動されて塊状の掘削物を打撃するが、それだけでは掘削物を確実に破砕できない虞がある。メイン実施例（図２）の装置では、ロッドが塊状の掘削物を排土管との間に挟み込んで破砕する可能性があるが、その際、排土管が掘削物を介してロッドから大きな力を受けて損傷する虞があり、また、排土口に詰まった塊状の掘削物については対処できない。変形例（図６）の装置では、排土口に詰まった塊状の掘削物を打撃するが、やはり、それだけでは掘削物を確実に破砕することは難しい。
【００１３】
また、この排泥管内打撃装置では、既存の排土装置への適用は容易であるものの、内筒、外筒、油圧モータ、カム、油圧ジャッキ等を備えるため、非常に複雑な構造になること、上下方向に長い大型構造になること、コンパクトに設置できないこと、ロッドを比較的高速で上下に往復駆動しなければならないため、泥土圧式シールド掘進機への適用が困難であること、等の問題がある。
【００１４】
本発明の目的は、シールド掘進機の破砕装置において、通常時は、排土管から掘削土を排出する所期の排土能力を確保し、排土口の前側の取込スペースに塊状の掘削物が取り込まれた場合に、その掘削物を破砕し或いは移動させて除去し、排土管等の解体作業や掘削物の除去作業を含む非常に煩雑な作業を行うことなく、排土管の閉塞を解除又は予防すること、トンネルの構築を能率良く行えるようにすること、構造を簡単に且つ小型にして設置スペースを小さくすること、既存の排土管への適用を容易にすること、泥土圧式シールド掘進機と泥水式シールド掘進機の何れにも適用可能にすること、等々である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１のシールド掘進機の破砕装置は、胴体と、胴体の前端側に設けられたカッターヘッドと、カッターヘッドで掘削された掘削土を収容するチャンバと、チャンバの後端を仕切る隔壁と、隔壁に前端部が接続されチャンバ内の掘削土を排出する排土管とを備えたシールド掘進機において、前記排土管の前端側の排土口を隔壁よりも後方に位置させ、この排土口とチャンバとを連通させるように隔壁から後方へ凹む取込スペースを形成する筒状部材を設け、前記筒状部材又はこれの付近の隔壁に取り付けられた少なくとも１対の油圧ジャッキであって、これら油圧ジャッキのロッドにより取込スペース内の塊状の掘削物を破砕可能に相対向状に配置された少なくとも１対の油圧ジャッキを設けたものである。
【００１６】
この破砕装置では、通常時は、少なくとも１対の油圧ジャッキのロッドが排土口への掘削土の流入の妨げにならないように縮んだ状態に保持されて、排土口の前側が大きく開放され、排土管から掘削土を排出する所期の排土能力が確保される。取込スペースに塊状の掘削物が取り込まれた場合、少なくとも１対の油圧ジャッキのロッドが伸作動され、これらロッドにより取込スペース内の塊状の掘削物が強力に挟み込まれて破砕され、破砕された掘削物は排土管により排出され、或いは、これらロッドにより塊状の掘削物が押動されて取込スペース外へ移動し、排土口の前側から塊状の掘削物が除去され、排土管の閉塞が解除又は予防される。その後、少なくとも１対の油圧ジャッキのロッドが縮作動されて、再度、排土口の前側が大きく開放され所期の排土能力が確保される。
【００１７】
ここで、請求項１の発明に次の構成を採用可能である。
前記１対の油圧ジャッキのロッドが伸びた状態では、これらロッドの先端部が排土口の前側において接近対向するとともに、１対の油圧ジャッキのロッドが縮んだ状態では、これらロッドが排土口への掘削土の流入の妨げにならない側方へ退くように構成される（請求項２）。
【００１８】
前記１対の油圧ジャッキのシリンダ本体を取込スペースの外側に配置するとともに、ロッドを筒状部材を貫通させて取込スペースに臨ませる（請求項３）。前記少なくとも１対の油圧ジャッキとして、左右１対の油圧ジャッキを上下に２組設ける（請求項４）。前記筒状部材は、前方広がりの左右１対のテーパ側壁及びテーパ底壁を有する（請求項５）。
【００１９】
前記１対の油圧ジャッキのロッドの先端部に交換可能に装着された破砕部材を設ける（請求項６）。前記シールド掘進機は、排土管とこの排土管の内部に回転自在に配設されたスクリュウオーガとを有するスクリュウコンベアを備え、前記スクリュウオーガの前端部に装着されたカッター部材を設ける（請求項７）。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１のシールド掘進機の破砕装置によれば、排土管の前端側の排土口を隔壁よりも後方に位置させ、この排土口とチャンバとを連通させるように隔壁から後方へ凹む取込スペースを形成する筒状部材を設け、筒状部材又はこれの付近の隔壁に少なくとも１対の油圧ジャッキを取り付け、これら油圧ジャッキのロッドにより取込スペース内の塊状の掘削物を破砕可能に相対向状に配置したので、通常時は、少なくとも１対の油圧ジャッキのロッドが排土口への掘削土の流入の妨げにならないように、これらロッドを縮めた状態に保持して、排土口の前側を大きく開放し、排土管から掘削土を排出する所期の排土能力を確保でき、取込スペースに塊状の掘削物が取り込まれた場合、少なくとも１対の油圧ジャッキのロッドを伸作動させて、これらロッドにより取込スペース内の塊状の掘削物を強力に挟み込んで破砕して排土管により排出し、或いは、これらロッドにより塊状の掘削物を押動して取込スペース外へ移動させ、こうして、排土口の前側から塊状の掘削物を除去し、排土管の閉塞による解体作業や掘削物の除去作業を含む非常に煩雑な作業を行うことなく、排土管の閉塞を解除又は予防でき、トンネルの構築を能率良く行うことができる。
【００２１】
ここで、排土口を隔壁よりも後方に位置させ、筒状部材により排土口とチャンバとを連通させるように隔壁から後方へ凹む取込スペースを形成することで、排土管で排出不可能な塊状の掘削物を取込スペースに滞在（筒状部材で保持）させて破砕し易くし、油圧ジャッキを機内側に取り付けて、油圧ジャッキがチャンバ側へ露出して掘削装置と干渉したり損傷しないようにして、油圧ジャッキの上記機能を発揮させることができる。しかも、筒状部材と少なくとも１対の油圧ジャッキを設けて構成できる、この破砕装置については、構造を簡単に且つ小型にし、コンパクトに配置し、設置スペースを小さくし、既存の排土管への適用を容易にし、少なくとも１対の油圧ジャッキで塊状の掘削物を挟み込んで破砕するので、泥土圧式シールド掘進機と泥水式シールド掘進機の何れにも適用可能になる。
【００２２】
請求項２のシールド掘進機の破砕装置によれば、１対の油圧ジャッキのロッドが伸びた状態では、これらロッドの先端部が排土口の前側において接近対向するので、取込スペース内の塊状の掘削物を確実に破砕し、また、１対の油圧ジャッキのロッドが縮んだ状態では、これらロッドが排土口への掘削土の流入の妨げにならない側方へ退くので、排土口の前側を大きく開放して、排土管から掘削土を排出する所期の排土能力を確実に確保することができる。
【００２３】
請求項３のシールド掘進機の破砕装置によれば、１対の油圧ジャッキのシリンダ本体を取込スペースの外側に配置するとともに、ロッドを筒状部材を貫通させて取込スペースに臨ませたので、シリンダ本体を筒状部材又はこれの付近の隔壁に取り付け、ロッドにより取込スペース内の塊状の掘削物を破砕可能に、また、ロッドを縮めた状態では排土口への土砂流入の妨げにならないように、油圧ジャッキを配置できる。
【００２４】
請求項４のシールド掘進機の破砕装置によれば、少なくとも１対の油圧ジャッキとして、左右１対の油圧ジャッキを上下に２組設けたので、通常、排土管の先端部は隔壁の下端部分に接続されるが、これに対応する位置に取込スペース（筒状部材）を設け、左右１対の上下２組の合計４つの油圧ジャッキを筒状部材又はこれの付近の隔壁に適切な配置で取り付けて、取込スペース内の塊状の掘削物を破砕する機能を高めることができる。
【００２５】
請求項５のシールド掘進機の破砕装置によれば、筒状部材は、前方広がりの左右１対のテーパ側壁及びテーパ底壁を有するので、筒状部材のチャンバ側の開口を大きくして、チャンバから取込スペースへの掘削土の流入を促進して、その掘削土を排土口へ確実に案内することができる。
【００２６】
請求項６のシールド掘進機の破砕装置によれば、１対の油圧ジャッキのロッドの先端部に交換可能に装着された破砕部材を設けたので、塊状の掘削物を破砕する機能を高めるとともに、摩耗した破砕部材を新たな破砕部材に交換でき、また、破砕対象となる塊状の掘削物の種類（礫、玉石、岩，木杭）に適した種類の破砕部材を設けることができるので、高い破砕機能を維持できる。
【００２７】
請求項７のシールド掘進機の破砕装置によれば、シールド掘進機は、排土管とこの排土管の内部に回転自在に配設されたスクリュウオーガとを有するスクリュウコンベアを備え、スクリュウオーガの前端部に装着されたカッター部材を設けたので、油圧ジャッキで破砕できなかった取込スペース内の塊状の掘削物をスクリュウオーガの前端部のカッター部材で破砕し、排土管で排出不可能な塊状の掘削物の排土管への侵入を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
シールド掘進機は、胴体、胴体の前端側に設けられたカッターヘッド、カッターヘッドで掘削された掘削土を収容するチャンバ、チャンバの後端を仕切る隔壁、隔壁に前端部が接続されチャンバ内の掘削土を排出する排土管を備え、本発明のシールド掘進機の破砕装置は、排土管の前端側の排土口を隔壁よりも後方に位置させ、この排土口とチャンバとを連通させるように隔壁から後方へ凹む取込スペースを形成する筒状部材を設け、筒状部材又はこれの付近の隔壁に取り付けられた少なくとも１対の油圧ジャッキであって、これら油圧ジャッキのロッドにより取込スペース内の塊状の掘削物を破砕可能に相対向状に配置された少なくとも１対の油圧ジャッキを設けたものである。
【実施例】
【００２９】
図１〜図３に示すように、シールド掘進機１は、胴体２、胴体２を推進させる複数のシールドジャッキ３、胴体２を中折れさせる複数の中折れジャッキ４、胴体２の前端側に設けられた掘削装置５、掘削装置５で掘削された掘削土を収容するチャンバ６、チャンバ６の後端を仕切る隔壁７、チャンバ６内の掘削土を攪拌する攪拌装置８、チャンバ６内の掘削土を排出する左右１対の排土管８０を有する排土装置９、塊状の掘削物を破砕可能な左右１対の破砕装置１０、掘削装置５で掘削形成されたトンネルＴの内面にセグメントＳを組付けるエレクタ装置１１、エレクタ装置１１により組付けられたセグメントとトンネルＴの内面との間にモルタルを注入する裏込注入装置１２等を備えている。
【００３０】
左右１対の排土装置９は同構造であり、図１〜図７に示すように、各排土装置９は、排土管８０、排土管８０の内部に回転自在に配設されたスクリュウオーガ８１を有し、排土管８０とスクリュウオーガ８１等でスクリュウコンベア９Ａが構成されている。排土管８０の前端側の排土口８０ａが、隔壁７の下部よりも後方に位置し、対応する破砕装置１０の筒状部材９１により形成された取込スペース９０を介してチャンバ６に連通し、スクリュウオーガ８１の先端部には破砕装置１０のカッター部材９７が装着され、スクリュウオーガ８１は、その先端部が排土管８０の排土口８０ａよりも少し前方へ突出している。
【００３１】
次に、破砕装置１０について詳細に説明する。
左右１対の破砕装置１０は同構造であり、図１〜図７に示すように、各破砕装置１０は、排土管８０の前端側の排土口８０ａを隔壁７よりも後方に位置させ、この排土口８０ａとチャンバ６とを連通させるように隔壁７から後方へ凹む取込スペース９０を形成する筒状部材９１を設け、この筒状部材９１に取り付けられた左右２対の油圧ジャッキ９５であって、これら油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂにより取込スペース９０内の塊状の掘削物を破砕可能に相対向状に配置された左右２対の油圧ジャッキ９５を設けて構成している。
【００３２】
筒状部材９１は、前方広がりの上壁９１ａ及び左右１対のテーパ側壁９１ｂ及びテーパ底壁９１ｃと後方下がり傾斜状の後壁９１ｄとを有する角筒状に形成され、１対の補強側板９１ｅと補強後板９１ｆを介して胴体２に連結支持されるとともに、上壁９１ａとテーパ側壁９１ｂとテーパ底壁９１ｃの前端部が隔壁７と胴体２の矩形開口４５の周縁部分に結合されて、取込スペース９０がチャンバ６に臨み、後壁９１ｄに排土管８０の前端部が内嵌状に結合されて、排土口８０ａが取込スペース９０に臨んでいる。
【００３３】
左右２対の油圧ジャッキ９５として、左右１対の油圧ジャッキ９５が上下に２組設けられ、上側の左右１対の油圧ジャッキ９５は排土口８０ａの上半部に対応する高さ位置に配置され、下側の左右１対の油圧ジャッキ９５は排土口８０ａの下半部に対応する高さ位置に配置されている。
【００３４】
各油圧ジャッキ９５は、シリンダ本体９５ａと、ロッド９５ｂと、ガイド部材９５ｃとを有し、ガイド部材９５ｃはシリンダ本体９５ａのロッド側端部に固定され、このガイド部材９５ｃにロッド９５ｂがシール部材９５ｄを介して伸縮自在にガイドされている。シリンダ本体９５ａが取込スペース９０の前部の側方外側に配置され、ガイド部材９５ｃが筒状部材９１のテーパ側壁９１ｂと補強側板９１ｅとに内嵌状に結合され、ロッド９５ｂがガイド部材９５ｃを介して筒状部材９１（テーパ側壁９１ｂ）を貫通して取込スペース９０に突出状に臨んでいる。
【００３５】
各油圧ジャッキ９５は、復動型の油圧シリンダで構成され、油圧供給ユニット（図示略）により伸縮され、図６、図７に鎖線で示すように、左右２対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが伸びた状態では、これらロッド９５ｂの先端部が排土口８０ａの前側において接近対向するとともに、図６、図７に実線で示すように、左右２対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが縮んだ状態では、これらロッド９５ｂが排土口８０ａへの掘削土の流入の妨げにならない側方へ退くように構成されている。
【００３６】
各破砕装置１０には、２対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂの先端部に交換可能に装着された破砕部材９６が設けられ、破砕対象となる塊状の掘削物の種類（礫、玉石、岩，木杭）に適した複数種類の破砕部材９６が用意されている。また、スクリュウオーガ８１の前端部に交換可能に装着されたカッター部材９７が設けられている。
【００３７】
ここで、筒状部材９０のテーパ側壁９１ｂとテーパ底壁９１ｃには、複数の注入口９２が形成され、これら注入口９２に注入管９３が接続され、これら注入口９２から洗浄水を取込スペース９０に噴射して、取込スペース９０やスクリュウオーガ８１の先端部分を洗浄できる。
【００３８】
次に、シールド掘進機１の作用について説明する。
このシールド掘進機１では、胴体２が複数のシールドジャッキ３により推進され、掘削装置５により胴体２の前方の地山が掘削されて、掘削土がチャンバ６に回収され、１対の排土装置９により排出される。こうしてトンネルＴが掘削形成されると共に、順次、エレクタ装置１１により複数のセグメントＳがリング状に組付けられていく。
【００３９】
上記のようにトンネルＴを構築していく通常時では、１対の破砕装置１０において、夫々、左右２対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが、排土口８０ａへの掘削土の流入の妨げにならないように縮んだ状態（図６、図７に鎖線で示す状態）に保持されて、１対の排土装置９において、夫々、排土口８０ａの前側が大きく開放され、排土管８０から掘削土を排出する所期の排土能力が確保される。
【００４０】
ここで、巨大な礫、玉石、岩、木杭等を含む地山を掘削した際、これら礫、玉石、岩，木杭等が十分に切削、破砕されずに、排土装置９で排出不可能な塊状の掘削物としてチャンバ６内に取り込まれ、この塊状の掘削物が取込スペース９０に取り込まれる或いは閉塞する場合がある。この状態になったことは、排土管８０から排出される掘削土の量が少なくなることや、土圧計４３で検出された圧力が上昇することで検知することができる。
【００４１】
そこで、破砕装置１０において、左右２対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが伸作動され、これらロッド９５ｂにより取込スペース９０内の塊状の掘削物が強力に挟み込まれて破砕され、破砕された掘削物は排土管８０により排出され、或いは、これらロッド９５ｂにより塊状の掘削物が押動されて取込スペース９０外へ移動し、排土口８０ａの前側から塊状の掘削物が除去され、その後、左右１対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが縮作動され、排土口８０ａの前側が大きく開放され所期の排土能力が確保される。
【００４２】
以上説明したシールド掘進機１の破砕装置１０によれば、排土管８０の前端側の排土口８０ａを隔壁７よりも後方に位置させ、この排土口８０ａとチャンバ６とを連通させるように隔壁７から後方へ凹む取込スペース９０を形成する筒状部材９１を設け、筒状部材９１に左右１対の油圧ジャッキ９５を取り付け、これら油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂにより取込スペース９０内の塊状の掘削物を破砕可能に相対向状に配置した。
【００４３】
従って、通常時は、左右１対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが排土口８０ａへの掘削土の流入の妨げにならないように、これらロッド９５ｂを縮めた状態に保持して、排土口８０ａの前側を大きく開放し、排土管８０から掘削土を排出する所期の排土能力を確保でき、取込スペース９０に塊状の掘削物が取り込まれた場合、左右１対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂを伸作動させて、これらロッド９５ｂにより取込スペース７０内の塊状の掘削物を強力に挟み込んで破砕して排土管８０により排出し、或いは、これらロッド９５ｂにより塊状の掘削物を押動して取込スペース９０外へ移動させ、こうして、排土口８０ａの前側から塊状の掘削物を除去し、排土管８０の閉塞による解体作業や掘削物の除去作業を含む非常に煩雑な作業を行うことなく、排土管８０の閉塞を解除又は予防でき、トンネルＴの構築を能率良く行うことができる。
【００４４】
ここで、排土口８０ａを隔壁７よりも後方に位置させ、筒状部材９１により排土口８０ａとチャンバ６とを連通させるように隔壁７から後方へ凹む取込スペース９０を形成することで、排土管８０で排出不可能な塊状の掘削物を取込スペース９０に滞在（筒状部材９１で保持）させて破砕し易くし、油圧ジャッキ９５を機内側に取り付けて、油圧ジャッキ９５がチャンバ６側へ露出して掘削装置５と干渉したり損傷しないようにして、油圧ジャッキ９５の上記機能を発揮させることができる。しかも、筒状部材９１と左右１対の油圧ジャッキ９５を設けて構成できる、この破砕装置１０については、構造を簡単に且つ小型にし、コンパクトに配置し、設置スペースを小さくし、既存の排土管への適用を容易にし、左右１対油圧ジャッキ９５で塊状の掘削物を挟み込んで破砕するので、泥土圧式シールド掘進機と泥水式シールド掘進機の何れにも適用可能になる。
【００４５】
２対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが伸びた状態では、これらロッド９５ｂの先端部が排土口８０ａの前側において接近対向するので、取込スペース９０内の塊状の掘削物を確実に破砕し、また、１対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが縮んだ状態では、これらロッド９５ｂが排土口８０ａへの掘削土の流入の妨げにならない側方へ退くので、排土口８０ａの前側を大きく開放して、排土管８０から掘削土を排出する所期の排土能力を確実に確保することができる。
【００４６】
２対の油圧ジャッキ９５のシリンダ本体９５ａを取込スペース９０の外側に配置するとともに、ロッド９５ｂを筒状部材９１を貫通させて取込スペース９０に臨ませたので、シリンダ本体９５ａを筒状部材９１に取り付け、ロッド９５ｂにより取込スペース９０内の塊状の掘削物を破砕可能に、油圧ジャッキ９５を配置できる。
【００４７】
２対の油圧ジャッキ９５として、左右１対の油圧ジャッキ９５を上下に２組設けたので、排土管８０の先端部は隔壁７の下端部分に接続されるが、これに対応する位置に取込スペース９０（筒状部材９１）を設け、左右１対の上下２組の合計４つの油圧ジャッキ９５を筒状部材９１に適当な配置で取り付けて、取込スペース９０内の塊状の掘削物を破砕する機能を高めることができる。
【００４８】
筒状部材９１は、前方広がりの左右１対のテーパ側壁９１ｂ及びテーパ底壁９１ｃを有するので、筒状部材９０のチャンバ６側（前側）の矩形開口４５を大きくして、チャンバ６から取込スペース９０への掘削土の流入を促進して、その掘削土を排土口８０ａへ確実に案内することができる。
【００４９】
２対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂの先端部に交換可能に装着された破砕部材９６を設けたので、塊状の掘削物を破砕する機能を高めるとともに、摩耗した破砕部材９６を新たな破砕部材９６に交換でき、また、破砕対象となる塊状の掘削物の種類（礫、玉石、岩，木杭）に適した種類の破砕部材９６を設けることができるので、高い破砕機能を維持できる。
【００５０】
シールド掘進機１は、排土管８０とこの排土管８０の内部に回転自在に配設されたスクリュウオーガ８１とを有するスクリュウコンベア９Ａを備え、スクリュウオーガ８１の前端部に交換可能に装着されたカッター部材９７を設けたので、油圧ジャッキ９５で破砕できなかった取込スペース９０内の塊状の掘削物をスクリュウオーガ８１の前端部のカッター部材９７で破砕し、排土管８０で排出不可能な塊状の掘削物の排土管８０への侵入を防止でき、また、摩耗したカッター部材９７を新たなカッター部材９７に交換でき、また、破砕対象となる塊状の掘削物の種類（礫、玉石、岩，木杭）に適した種類のカッター部材９７を設けることができるので、高い破砕機能を維持できる。
【００５１】
尚、前記破砕装置１０を次のように変更してもよい。
１］左右２対の油圧ジャッキ９５の代わりに、左右１対の油圧ジャッキ９５、或いは、左右３対以上の油圧ジャッキ９５を設けてもよい。前記後者の場合、左右１対の油圧ジャッキ９５を上下に複数組設け、前後に複数組設けてもよい。
２］カッター部材８７を省略してもよい。
【００５２】
３］図８に示すように、各油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂの先端部に設けた破砕部材９６を省略し、２対の油圧ジャッキ９５に対して、大型の左右１対の破砕部材９８を設けてもよい。この場合、各破砕部材９８は、左右各側の上下２つの油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂに連結され、これにより、取込スペース９０内の塊状の掘削物をより確実に挟み込んで破砕することが可能になる。
【００５３】
４］図９に示すように、油圧ジャッキ９５を筒状部材９１の付近の隔壁７に取り付けてもよい。この場合、油圧ジャッキ９５のシリンダ本体９５ａをブラケット９９により隔壁７に固定することになる。
５］筒状部材９０を円筒状に形成し、更に、前方広がりのテーパ筒状に形成してもよい。この場合、隔壁７に矩形開口４５の代わりに円形開口が形成され、この円形開口の周縁部分に筒状部材９０の前端部が結合される。
【００５４】
６］取込スペース９０に塊状の掘削物が取り込まれたことを検知する掘削物検知手段を設けても良い。この掘削物検知手段としては、塊状の掘削物をレーダ等により直接検出するセンサを採用してもよい。
７］その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、前記開示事項以外の種々の変更を付加して実施可能であり、また、本実施例の泥土圧式シールド掘進機以外に、泥水式シールド掘進機等、種々のシールド掘進機に本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例に係るシールド掘進機の縦断面図である。
【図２】シールド掘進機の正面図である。
【図３】左半部が図１のＡ−Ａ線断面図、右半部が図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】排土装置（使用状態）の要部と破砕装置の縦断面図である。
【図５】排土装置（スライド状態）の要部と破砕装置の縦断面図である。
【図６】破砕装置の正面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】変更例に係る破砕装置の正面図である。
【図９】別の変更例に係る破砕装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ シールド掘進機
２ 胴体
６ チャンバ
７ 隔壁
９Ａ スクリュウコンベア
１０ 破砕装置
６２ カッターヘッド
８０ 排土管
８１ スクリュウオーガ
９０ 取込スペース
９１ 筒状部材
９１ｂ テーパ側壁
９１ｃ テーパ底壁
９５ 油圧ジャッキ
９５ａ シリンダ本体
９５ｂ ロッド
９６，９８ 破砕部材
９７ カッター部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機のチャンバと排土管の前端側の排土口との間に取込スペースを形成し、その取込スペース内の塊状の掘削物を破砕可能な装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールド掘進機は、胴体と、胴体を推進させる複数のシールドジャッキと、胴体の前端側に設けられたカッターヘッドと、カッターヘッドで掘削された掘削土を収容するチャンバと、チャンバの後端を仕切る隔壁と、チャンバ内の掘削土を排出する排土管を有する排土装置とを備え、排土管の前端部が隔壁に接続され、排土管の前端側の排土口がチャンバに臨んでいる。
【０００３】
ここで、泥土圧（土圧）式シールド掘進機（例えば、特許文献１参照）では、排土装置として、排土管の内部に回転自在に配設されたスクリュウオーガを有するスクリュウコンベアを採用する場合が多く、また、泥水式シールド掘進機（例えば、特許文献２参照）では、泥水圧送方式の排土装置が採用される。
【０００４】
ところで、シールド掘進機では、巨大な礫、玉石、岩、木杭等を含む地山を掘削した際、これら礫、玉石、岩，木杭等が十分に切削、破砕されずに、排土装置で排出不可能な塊状の掘削物としてチャンバ内に取り込まれ、この塊状の掘削物が排土管を閉塞する場合がある。この場合、排土装置による排土能力が低下する、或いは、排土不可能になるため、掘削作業を中断し、排土装置の解体作業や掘削物の除去作業を含む非常に煩雑な作業を行う必要があり、非能率的である。そこで、排土管を閉塞する虞がある塊状の掘削物を破砕する装置が実用に供されている。
【０００５】
特許文献１のシールド掘進機では、排土管の前端側の排土口が隔壁よりも後方に位置し、排土口の前側にハウジングが配設され、ハウジングの前端部が隔壁に接続されて、ハウジングの内部がチャンバに臨み、排土管の前端部がハウジングの後壁部に接続されて、排土口がハウジングの内部に臨んでいる。ハウジングの内部に１対のロールが左右に隙間を空けて並設され、これらロールを回転させる油圧モータとギヤが設けられている。１対のロール間の隙間は排土口の前側に位置し、油圧モータとギヤにより１対のロールが回転されて、これらロール間を通る塊状の掘削物を排土装置で排出可能な大きさに破砕する。
【０００６】
特許文献２のシールド掘進機では、排土管の前端部が隔壁にダイレクトに接続されて、排土管の前端部分に排泥管内打撃装置が立設されている。この排泥管内打撃装置は、ビットが下端部に交換可能に装着されたロッドと、ロッドを上下動自在にガイドする内筒と、内筒を上下動自在にガイドする外筒と、内筒に対してロッドを上下動させる油圧モータ及びカムと、外筒に対してロッド及び内筒及び油圧モータ及びカム等を一体的に上下動させる油圧ジャッキ等を備えている。
【０００７】
この排泥管内打撃装置は、油圧ジャッキにより、ロッドが排土管の内部に突出した位置と外部へ退入した位置とに亙って内筒及び油圧モータ及びカム等と共に上下動され、ロッドが排土管の内部に突出した状態で、油圧モータ及びカムにより、ロッドが毎分１００回程度で上下に往復駆動されて、塊状の掘削物を打撃し破砕する。また、油圧ジャッキによっても、ロッドが内筒及び油圧モータ及びカム等と共に毎分６０回程度で上下に往復駆動されて、塊状の掘削物を打撃し破砕可能である旨が記載されている。
【０００８】
特許文献２のメイン実施例（図２）では、排泥管内打撃装置が鉛直姿勢で配置されて、ロッドが排土管の内壁に向かって延び、排土管に入り込んだ塊状の掘削物を破砕可能に構成され、変形例（図６）では、排泥管内打撃装置が傾斜姿勢で配置されて、ロッドが排土口に向かって延び、排土口に詰まった塊状の掘削物を破砕可能に構成されている。
【０００９】
【特許文献１】特開昭５９−２０６５９８号公報
【特許文献２】特開２００２−１６８０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１のシールド掘進機では、１対のロールは大型であり、これらロールの全体が掘削土の排出通路であるケーシングの内部に配設されるため、しかも、１対のロール間の隙間も狭く、これらロールが排土管の排土口の前側を大きく塞いだ状態になるため、そして、掘削物を破砕する必要がない場合でも同状態に維持されるため、排土装置による排土能力が低下する虞がある。
【００１１】
また、大型の１対のロールと、これらロールを収容する大型のケーシングが必要になるため、大型構造になること、大きな設置スペースが必要になること、１対のロールを回転させる油圧モータとギヤが別途必要になるため、複雑な構造になること、既存の排土装置への適用が難しいこと、等の問題がある。
【００１２】
特許文献２の排泥管内打撃装置では、油圧モータや油圧ジャッキにより、ロッドが上下に往復駆動されて塊状の掘削物を打撃するが、それだけでは掘削物を確実に破砕できない虞がある。メイン実施例（図２）の装置では、ロッドが塊状の掘削物を排土管との間に挟み込んで破砕する可能性があるが、その際、排土管が掘削物を介してロッドから大きな力を受けて損傷する虞があり、また、排土口に詰まった塊状の掘削物については対処できない。変形例（図６）の装置では、排土口に詰まった塊状の掘削物を打撃するが、やはり、それだけでは掘削物を確実に破砕することは難しい。
【００１３】
また、この排泥管内打撃装置では、既存の排土装置への適用は容易であるものの、内筒、外筒、油圧モータ、カム、油圧ジャッキ等を備えるため、非常に複雑な構造になること、上下方向に長い大型構造になること、コンパクトに設置できないこと、ロッドを比較的高速で上下に往復駆動しなければならないため、泥土圧式シールド掘進機への適用が困難であること、等の問題がある。
【００１４】
本発明の目的は、シールド掘進機の破砕装置において、通常時は、排土管から掘削土を排出する所期の排土能力を確保し、排土口の前側の取込スペースに塊状の掘削物が取り込まれた場合に、その掘削物を破砕し或いは移動させて除去し、排土管等の解体作業や掘削物の除去作業を含む非常に煩雑な作業を行うことなく、排土管の閉塞を解除又は予防すること、トンネルの構築を能率良く行えるようにすること、構造を簡単に且つ小型にして設置スペースを小さくすること、既存の排土管への適用を容易にすること、泥土圧式シールド掘進機と泥水式シールド掘進機の何れにも適用可能にすること、等々である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１のシールド掘進機の破砕装置は、胴体と、胴体の前端側に設けられたカッターヘッドと、カッターヘッドで掘削された掘削土を収容するチャンバと、チャンバの後端を仕切る隔壁と、隔壁に前端部が接続されチャンバ内の掘削土を排出する排土管とを備えたシールド掘進機において、前記排土管の前端側の排土口を隔壁よりも後方に位置させ、この排土口とチャンバとを連通させるように隔壁から後方へ凹む取込スペースを形成する筒状部材を設け、前記筒状部材又はこれの付近の隔壁に取り付けられた少なくとも１対の油圧ジャッキであって、これら油圧ジャッキのロッドにより取込スペース内の塊状の掘削物を破砕可能に相対向状に配置された少なくとも１対の油圧ジャッキを設けたものである。
【００１６】
この破砕装置では、通常時は、少なくとも１対の油圧ジャッキのロッドが排土口への掘削土の流入の妨げにならないように縮んだ状態に保持されて、排土口の前側が大きく開放され、排土管から掘削土を排出する所期の排土能力が確保される。取込スペースに塊状の掘削物が取り込まれた場合、少なくとも１対の油圧ジャッキのロッドが伸作動され、これらロッドにより取込スペース内の塊状の掘削物が強力に挟み込まれて破砕され、破砕された掘削物は排土管により排出され、或いは、これらロッドにより塊状の掘削物が押動されて取込スペース外へ移動し、排土口の前側から塊状の掘削物が除去され、排土管の閉塞が解除又は予防される。その後、少なくとも１対の油圧ジャッキのロッドが縮作動されて、再度、排土口の前側が大きく開放され所期の排土能力が確保される。
【００１７】
ここで、請求項１の発明に次の構成を採用可能である。
前記１対の油圧ジャッキのロッドが伸びた状態では、これらロッドの先端部が排土口の前側において接近対向するとともに、１対の油圧ジャッキのロッドが縮んだ状態では、これらロッドが排土口への掘削土の流入の妨げにならない側方へ退くように構成される（請求項２）。
【００１８】
前記１対の油圧ジャッキのシリンダ本体を取込スペースの外側に配置するとともに、ロッドを筒状部材を貫通させて取込スペースに臨ませる（請求項３）。前記少なくとも１対の油圧ジャッキとして、左右１対の油圧ジャッキを上下に２組設ける（請求項４）。前記筒状部材は、前方広がりの左右１対のテーパ側壁及びテーパ底壁を有する（請求項５）。
【００１９】
前記１対の油圧ジャッキのロッドの先端部に交換可能に装着された破砕部材を設ける（請求項６）。前記シールド掘進機は、排土管とこの排土管の内部に回転自在に配設されたスクリュウオーガとを有するスクリュウコンベアを備え、前記スクリュウオーガの前端部に装着されたカッター部材を設ける（請求項７）。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１のシールド掘進機の破砕装置によれば、排土管の前端側の排土口を隔壁よりも後方に位置させ、この排土口とチャンバとを連通させるように隔壁から後方へ凹む取込スペースを形成する筒状部材を設け、筒状部材又はこれの付近の隔壁に少なくとも１対の油圧ジャッキを取り付け、これら油圧ジャッキのロッドにより取込スペース内の塊状の掘削物を破砕可能に相対向状に配置したので、通常時は、少なくとも１対の油圧ジャッキのロッドが排土口への掘削土の流入の妨げにならないように、これらロッドを縮めた状態に保持して、排土口の前側を大きく開放し、排土管から掘削土を排出する所期の排土能力を確保でき、取込スペースに塊状の掘削物が取り込まれた場合、少なくとも１対の油圧ジャッキのロッドを伸作動させて、これらロッドにより取込スペース内の塊状の掘削物を強力に挟み込んで破砕して排土管により排出し、或いは、これらロッドにより塊状の掘削物を押動して取込スペース外へ移動させ、こうして、排土口の前側から塊状の掘削物を除去し、排土管の閉塞による解体作業や掘削物の除去作業を含む非常に煩雑な作業を行うことなく、排土管の閉塞を解除又は予防でき、トンネルの構築を能率良く行うことができる。
【００２１】
ここで、排土口を隔壁よりも後方に位置させ、筒状部材により排土口とチャンバとを連通させるように隔壁から後方へ凹む取込スペースを形成することで、排土管で排出不可能な塊状の掘削物を取込スペースに滞在（筒状部材で保持）させて破砕し易くし、油圧ジャッキを機内側に取り付けて、油圧ジャッキがチャンバ側へ露出して掘削装置と干渉したり損傷しないようにして、油圧ジャッキの上記機能を発揮させることができる。しかも、筒状部材と少なくとも１対の油圧ジャッキを設けて構成できる、この破砕装置については、構造を簡単に且つ小型にし、コンパクトに配置し、設置スペースを小さくし、既存の排土管への適用を容易にし、少なくとも１対の油圧ジャッキで塊状の掘削物を挟み込んで破砕するので、泥土圧式シールド掘進機と泥水式シールド掘進機の何れにも適用可能になる。
【００２２】
請求項２のシールド掘進機の破砕装置によれば、１対の油圧ジャッキのロッドが伸びた状態では、これらロッドの先端部が排土口の前側において接近対向するので、取込スペース内の塊状の掘削物を確実に破砕し、また、１対の油圧ジャッキのロッドが縮んだ状態では、これらロッドが排土口への掘削土の流入の妨げにならない側方へ退くので、排土口の前側を大きく開放して、排土管から掘削土を排出する所期の排土能力を確実に確保することができる。
【００２３】
請求項３のシールド掘進機の破砕装置によれば、１対の油圧ジャッキのシリンダ本体を取込スペースの外側に配置するとともに、ロッドを筒状部材を貫通させて取込スペースに臨ませたので、シリンダ本体を筒状部材又はこれの付近の隔壁に取り付け、ロッドにより取込スペース内の塊状の掘削物を破砕可能に、また、ロッドを縮めた状態では排土口への土砂流入の妨げにならないように、油圧ジャッキを配置できる。
【００２４】
請求項４のシールド掘進機の破砕装置によれば、少なくとも１対の油圧ジャッキとして、左右１対の油圧ジャッキを上下に２組設けたので、通常、排土管の先端部は隔壁の下端部分に接続されるが、これに対応する位置に取込スペース（筒状部材）を設け、左右１対の上下２組の合計４つの油圧ジャッキを筒状部材又はこれの付近の隔壁に適切な配置で取り付けて、取込スペース内の塊状の掘削物を破砕する機能を高めることができる。
【００２５】
請求項５のシールド掘進機の破砕装置によれば、筒状部材は、前方広がりの左右１対のテーパ側壁及びテーパ底壁を有するので、筒状部材のチャンバ側の開口を大きくして、チャンバから取込スペースへの掘削土の流入を促進して、その掘削土を排土口へ確実に案内することができる。
【００２６】
請求項６のシールド掘進機の破砕装置によれば、１対の油圧ジャッキのロッドの先端部に交換可能に装着された破砕部材を設けたので、塊状の掘削物を破砕する機能を高めるとともに、摩耗した破砕部材を新たな破砕部材に交換でき、また、破砕対象となる塊状の掘削物の種類（礫、玉石、岩，木杭）に適した種類の破砕部材を設けることができるので、高い破砕機能を維持できる。
【００２７】
請求項７のシールド掘進機の破砕装置によれば、シールド掘進機は、排土管とこの排土管の内部に回転自在に配設されたスクリュウオーガとを有するスクリュウコンベアを備え、スクリュウオーガの前端部に装着されたカッター部材を設けたので、油圧ジャッキで破砕できなかった取込スペース内の塊状の掘削物をスクリュウオーガの前端部のカッター部材で破砕し、排土管で排出不可能な塊状の掘削物の排土管への侵入を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
シールド掘進機は、胴体、胴体の前端側に設けられたカッターヘッド、カッターヘッドで掘削された掘削土を収容するチャンバ、チャンバの後端を仕切る隔壁、隔壁に前端部が接続されチャンバ内の掘削土を排出する排土管を備え、本発明のシールド掘進機の破砕装置は、排土管の前端側の排土口を隔壁よりも後方に位置させ、この排土口とチャンバとを連通させるように隔壁から後方へ凹む取込スペースを形成する筒状部材を設け、筒状部材又はこれの付近の隔壁に取り付けられた少なくとも１対の油圧ジャッキであって、これら油圧ジャッキのロッドにより取込スペース内の塊状の掘削物を破砕可能に相対向状に配置された少なくとも１対の油圧ジャッキを設けたものである。
【実施例】
【００２９】
図１〜図３に示すように、シールド掘進機１は、胴体２、胴体２を推進させる複数のシールドジャッキ３、胴体２を中折れさせる複数の中折れジャッキ４、胴体２の前端側に設けられた掘削装置５、掘削装置５で掘削された掘削土を収容するチャンバ６、チャンバ６の後端を仕切る隔壁７、チャンバ６内の掘削土を攪拌する攪拌装置８、チャンバ６内の掘削土を排出する左右１対の排土管８０を有する排土装置９、塊状の掘削物を破砕可能な左右１対の破砕装置１０、掘削装置５で掘削形成されたトンネルＴの内面にセグメントＳを組付けるエレクタ装置１１、エレクタ装置１１により組付けられたセグメントとトンネルＴの内面との間にモルタルを注入する裏込注入装置１２等を備えている。
【００３０】
左右１対の排土装置９は同構造であり、図１〜図７に示すように、各排土装置９は、排土管８０、排土管８０の内部に回転自在に配設されたスクリュウオーガ８１を有し、排土管８０とスクリュウオーガ８１等でスクリュウコンベア９Ａが構成されている。排土管８０の前端側の排土口８０ａが、隔壁７の下部よりも後方に位置し、対応する破砕装置１０の筒状部材９１により形成された取込スペース９０を介してチャンバ６に連通し、スクリュウオーガ８１の先端部には破砕装置１０のカッター部材９７が装着され、スクリュウオーガ８１は、その先端部が排土管８０の排土口８０ａよりも少し前方へ突出している。
【００３１】
次に、破砕装置１０について詳細に説明する。
左右１対の破砕装置１０は同構造であり、図１〜図７に示すように、各破砕装置１０は、排土管８０の前端側の排土口８０ａを隔壁７よりも後方に位置させ、この排土口８０ａとチャンバ６とを連通させるように隔壁７から後方へ凹む取込スペース９０を形成する筒状部材９１を設け、この筒状部材９１に取り付けられた左右２対の油圧ジャッキ９５であって、これら油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂにより取込スペース９０内の塊状の掘削物を破砕可能に相対向状に配置された左右２対の油圧ジャッキ９５を設けて構成している。
【００３２】
筒状部材９１は、前方広がりの上壁９１ａ及び左右１対のテーパ側壁９１ｂ及びテーパ底壁９１ｃと後方下がり傾斜状の後壁９１ｄとを有する角筒状に形成され、１対の補強側板９１ｅと補強後板９１ｆを介して胴体２に連結支持されるとともに、上壁９１ａとテーパ側壁９１ｂとテーパ底壁９１ｃの前端部が隔壁７と胴体２の矩形開口４５の周縁部分に結合されて、取込スペース９０がチャンバ６に臨み、後壁９１ｄに排土管８０の前端部が内嵌状に結合されて、排土口８０ａが取込スペース９０に臨んでいる。
【００３３】
左右２対の油圧ジャッキ９５として、左右１対の油圧ジャッキ９５が上下に２組設けられ、上側の左右１対の油圧ジャッキ９５は排土口８０ａの上半部に対応する高さ位置に配置され、下側の左右１対の油圧ジャッキ９５は排土口８０ａの下半部に対応する高さ位置に配置されている。
【００３４】
各油圧ジャッキ９５は、シリンダ本体９５ａと、ロッド９５ｂと、ガイド部材９５ｃとを有し、ガイド部材９５ｃはシリンダ本体９５ａのロッド側端部に固定され、このガイド部材９５ｃにロッド９５ｂがシール部材９５ｄを介して伸縮自在にガイドされている。シリンダ本体９５ａが取込スペース９０の前部の側方外側に配置され、ガイド部材９５ｃが筒状部材９１のテーパ側壁９１ｂと補強側板９１ｅとに内嵌状に結合され、ロッド９５ｂがガイド部材９５ｃを介して筒状部材９１（テーパ側壁９１ｂ）を貫通して取込スペース９０に突出状に臨んでいる。
【００３５】
各油圧ジャッキ９５は、復動型の油圧シリンダで構成され、油圧供給ユニット（図示略）により伸縮され、図６、図７に鎖線で示すように、左右２対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが伸びた状態では、これらロッド９５ｂの先端部が排土口８０ａの前側において接近対向するとともに、図６、図７に実線で示すように、左右２対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが縮んだ状態では、これらロッド９５ｂが排土口８０ａへの掘削土の流入の妨げにならない側方へ退くように構成されている。
【００３６】
各破砕装置１０には、２対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂの先端部に交換可能に装着された破砕部材９６が設けられ、破砕対象となる塊状の掘削物の種類（礫、玉石、岩，木杭）に適した複数種類の破砕部材９６が用意されている。また、スクリュウオーガ８１の前端部に交換可能に装着されたカッター部材９７が設けられている。
【００３７】
ここで、筒状部材９０のテーパ側壁９１ｂとテーパ底壁９１ｃには、複数の注入口９２が形成され、これら注入口９２に注入管９３が接続され、これら注入口９２から洗浄水を取込スペース９０に噴射して、取込スペース９０やスクリュウオーガ８１の先端部分を洗浄できる。
【００３８】
次に、シールド掘進機１の作用について説明する。
このシールド掘進機１では、胴体２が複数のシールドジャッキ３により推進され、掘削装置５により胴体２の前方の地山が掘削されて、掘削土がチャンバ６に回収され、１対の排土装置９により排出される。こうしてトンネルＴが掘削形成されると共に、順次、エレクタ装置１１により複数のセグメントＳがリング状に組付けられていく。
【００３９】
上記のようにトンネルＴを構築していく通常時では、１対の破砕装置１０において、夫々、左右２対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが、排土口８０ａへの掘削土の流入の妨げにならないように縮んだ状態（図６、図７に鎖線で示す状態）に保持されて、１対の排土装置９において、夫々、排土口８０ａの前側が大きく開放され、排土管８０から掘削土を排出する所期の排土能力が確保される。
【００４０】
ここで、巨大な礫、玉石、岩、木杭等を含む地山を掘削した際、これら礫、玉石、岩，木杭等が十分に切削、破砕されずに、排土装置９で排出不可能な塊状の掘削物としてチャンバ６内に取り込まれ、この塊状の掘削物が取込スペース９０に取り込まれる或いは閉塞する場合がある。この状態になったことは、排土管８０から排出される掘削土の量が少なくなることや、土圧計４３で検出された圧力が上昇することで検知することができる。
【００４１】
そこで、破砕装置１０において、左右２対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが伸作動され、これらロッド９５ｂにより取込スペース９０内の塊状の掘削物が強力に挟み込まれて破砕され、破砕された掘削物は排土管８０により排出され、或いは、これらロッド９５ｂにより塊状の掘削物が押動されて取込スペース９０外へ移動し、排土口８０ａの前側から塊状の掘削物が除去され、その後、左右１対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが縮作動され、排土口８０ａの前側が大きく開放され所期の排土能力が確保される。
【００４２】
以上説明したシールド掘進機１の破砕装置１０によれば、排土管８０の前端側の排土口８０ａを隔壁７よりも後方に位置させ、この排土口８０ａとチャンバ６とを連通させるように隔壁７から後方へ凹む取込スペース９０を形成する筒状部材９１を設け、筒状部材９１に左右１対の油圧ジャッキ９５を取り付け、これら油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂにより取込スペース９０内の塊状の掘削物を破砕可能に相対向状に配置した。
【００４３】
従って、通常時は、左右１対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが排土口８０ａへの掘削土の流入の妨げにならないように、これらロッド９５ｂを縮めた状態に保持して、排土口８０ａの前側を大きく開放し、排土管８０から掘削土を排出する所期の排土能力を確保でき、取込スペース９０に塊状の掘削物が取り込まれた場合、左右１対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂを伸作動させて、これらロッド９５ｂにより取込スペース７０内の塊状の掘削物を強力に挟み込んで破砕して排土管８０により排出し、或いは、これらロッド９５ｂにより塊状の掘削物を押動して取込スペース９０外へ移動させ、こうして、排土口８０ａの前側から塊状の掘削物を除去し、排土管８０の閉塞による解体作業や掘削物の除去作業を含む非常に煩雑な作業を行うことなく、排土管８０の閉塞を解除又は予防でき、トンネルＴの構築を能率良く行うことができる。
【００４４】
ここで、排土口８０ａを隔壁７よりも後方に位置させ、筒状部材９１により排土口８０ａとチャンバ６とを連通させるように隔壁７から後方へ凹む取込スペース９０を形成することで、排土管８０で排出不可能な塊状の掘削物を取込スペース９０に滞在（筒状部材９１で保持）させて破砕し易くし、油圧ジャッキ９５を機内側に取り付けて、油圧ジャッキ９５がチャンバ６側へ露出して掘削装置５と干渉したり損傷しないようにして、油圧ジャッキ９５の上記機能を発揮させることができる。しかも、筒状部材９１と左右１対の油圧ジャッキ９５を設けて構成できる、この破砕装置１０については、構造を簡単に且つ小型にし、コンパクトに配置し、設置スペースを小さくし、既存の排土管への適用を容易にし、左右１対油圧ジャッキ９５で塊状の掘削物を挟み込んで破砕するので、泥土圧式シールド掘進機と泥水式シールド掘進機の何れにも適用可能になる。
【００４５】
２対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが伸びた状態では、これらロッド９５ｂの先端部が排土口８０ａの前側において接近対向するので、取込スペース９０内の塊状の掘削物を確実に破砕し、また、１対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂが縮んだ状態では、これらロッド９５ｂが排土口８０ａへの掘削土の流入の妨げにならない側方へ退くので、排土口８０ａの前側を大きく開放して、排土管８０から掘削土を排出する所期の排土能力を確実に確保することができる。
【００４６】
２対の油圧ジャッキ９５のシリンダ本体９５ａを取込スペース９０の外側に配置するとともに、ロッド９５ｂを筒状部材９１を貫通させて取込スペース９０に臨ませたので、シリンダ本体９５ａを筒状部材９１に取り付け、ロッド９５ｂにより取込スペース９０内の塊状の掘削物を破砕可能に、油圧ジャッキ９５を配置できる。
【００４７】
２対の油圧ジャッキ９５として、左右１対の油圧ジャッキ９５を上下に２組設けたので、排土管８０の先端部は隔壁７の下端部分に接続されるが、これに対応する位置に取込スペース９０（筒状部材９１）を設け、左右１対の上下２組の合計４つの油圧ジャッキ９５を筒状部材９１に適当な配置で取り付けて、取込スペース９０内の塊状の掘削物を破砕する機能を高めることができる。
【００４８】
筒状部材９１は、前方広がりの左右１対のテーパ側壁９１ｂ及びテーパ底壁９１ｃを有するので、筒状部材９０のチャンバ６側（前側）の矩形開口４５を大きくして、チャンバ６から取込スペース９０への掘削土の流入を促進して、その掘削土を排土口８０ａへ確実に案内することができる。
【００４９】
２対の油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂの先端部に交換可能に装着された破砕部材９６を設けたので、塊状の掘削物を破砕する機能を高めるとともに、摩耗した破砕部材９６を新たな破砕部材９６に交換でき、また、破砕対象となる塊状の掘削物の種類（礫、玉石、岩，木杭）に適した種類の破砕部材９６を設けることができるので、高い破砕機能を維持できる。
【００５０】
シールド掘進機１は、排土管８０とこの排土管８０の内部に回転自在に配設されたスクリュウオーガ８１とを有するスクリュウコンベア９Ａを備え、スクリュウオーガ８１の前端部に交換可能に装着されたカッター部材９７を設けたので、油圧ジャッキ９５で破砕できなかった取込スペース９０内の塊状の掘削物をスクリュウオーガ８１の前端部のカッター部材９７で破砕し、排土管８０で排出不可能な塊状の掘削物の排土管８０への侵入を防止でき、また、摩耗したカッター部材９７を新たなカッター部材９７に交換でき、また、破砕対象となる塊状の掘削物の種類（礫、玉石、岩，木杭）に適した種類のカッター部材９７を設けることができるので、高い破砕機能を維持できる。
【００５１】
尚、前記破砕装置１０を次のように変更してもよい。
１］左右２対の油圧ジャッキ９５の代わりに、左右１対の油圧ジャッキ９５、或いは、左右３対以上の油圧ジャッキ９５を設けてもよい。前記後者の場合、左右１対の油圧ジャッキ９５を上下に複数組設け、前後に複数組設けてもよい。
２］カッター部材８７を省略してもよい。
【００５２】
３］図８に示すように、各油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂの先端部に設けた破砕部材９６を省略し、２対の油圧ジャッキ９５に対して、大型の左右１対の破砕部材９８を設けてもよい。この場合、各破砕部材９８は、左右各側の上下２つの油圧ジャッキ９５のロッド９５ｂに連結され、これにより、取込スペース９０内の塊状の掘削物をより確実に挟み込んで破砕することが可能になる。
【００５３】
４］図９に示すように、油圧ジャッキ９５を筒状部材９１の付近の隔壁７に取り付けてもよい。この場合、油圧ジャッキ９５のシリンダ本体９５ａをブラケット９９により隔壁７に固定することになる。
５］筒状部材９０を円筒状に形成し、更に、前方広がりのテーパ筒状に形成してもよい。この場合、隔壁７に矩形開口４５の代わりに円形開口が形成され、この円形開口の周縁部分に筒状部材９０の前端部が結合される。
【００５４】
６］取込スペース９０に塊状の掘削物が取り込まれたことを検知する掘削物検知手段を設けても良い。この掘削物検知手段としては、塊状の掘削物をレーダ等により直接検出するセンサを採用してもよい。
７］その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、前記開示事項以外の種々の変更を付加して実施可能であり、また、本実施例の泥土圧式シールド掘進機以外に、泥水式シールド掘進機等、種々のシールド掘進機に本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例に係るシールド掘進機の縦断面図である。
【図２】シールド掘進機の正面図である。
【図３】左半部が図１のＡ−Ａ線断面図、右半部が図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】排土装置（使用状態）の要部と破砕装置の縦断面図である。
【図５】排土装置（スライド状態）の要部と破砕装置の縦断面図である。
【図６】破砕装置の正面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】変更例に係る破砕装置の正面図である。
【図９】別の変更例に係る破砕装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ シールド掘進機
２ 胴体
６ チャンバ
７ 隔壁
９Ａ スクリュウコンベア
１０ 破砕装置
６２ カッターヘッド
８０ 排土管
８１ スクリュウオーガ
９０ 取込スペース
９１ 筒状部材
９１ｂ テーパ側壁
９１ｃ テーパ底壁
９５ 油圧ジャッキ
９５ａ シリンダ本体
９５ｂ ロッド
９６，９８ 破砕部材
９７ カッター部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体と、胴体の前端側に設けられたカッターヘッドと、カッターヘッドで掘削された掘削土を収容するチャンバと、チャンバの後端を仕切る隔壁と、隔壁に前端部が接続されチャンバ内の掘削土を排出する排土管とを備えたシールド掘進機において、
前記排土管の前端側の排土口を隔壁よりも後方に位置させ、この排土口とチャンバとを連通させるように隔壁から後方へ凹む取込スペースを形成する筒状部材を設け、
前記筒状部材又はこれの付近の隔壁に取り付けられた少なくとも１対の油圧ジャッキであって、これら油圧ジャッキのロッドにより取込スペース内の塊状の掘削物を破砕可能に相対向状に配置された少なくとも１対の油圧ジャッキを設けたことを特徴とするシールド掘進機の破砕装置。
【請求項２】
前記１対の油圧ジャッキのロッドが伸びた状態では、これらロッドの先端部が排土口の前側において接近対向するとともに、１対の油圧ジャッキのロッドが縮んだ状態では、これらロッドが排土口への掘削土の流入の妨げにならない側方へ退くように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機の破砕装置。
【請求項３】
前記１対の油圧ジャッキのシリンダ本体を取込スペースの外側に配置するとともに、ロッドを筒状部材を貫通させて取込スペースに臨ませたことを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド掘進機の破砕装置。
【請求項４】
前記少なくとも１対の油圧ジャッキとして、左右１対の油圧ジャッキを上下に２組設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のシールド掘進機の破砕装置。
【請求項５】
前記筒状部材は、前方広がりの左右１対のテーパ側壁及びテーパ底壁を有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のシールド掘進機の破砕装置。
【請求項６】
前記１対の油圧ジャッキのロッドの先端部に交換可能に装着された破砕部材を設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のシールド掘進機の破砕装置。
【請求項７】
前記シールド掘進機は、排土管とこの排土管の内部に回転自在に配設されたスクリュウオーガとを有するスクリュウコンベアを備え、
前記スクリュウオーガの前端部に装着されたカッター部材を設けたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のシールド掘進機の破砕装置。
【請求項１】
胴体と、胴体の前端側に設けられたカッターヘッドと、カッターヘッドで掘削された掘削土を収容するチャンバと、チャンバの後端を仕切る隔壁と、隔壁に前端部が接続されチャンバ内の掘削土を排出する排土管とを備えたシールド掘進機において、
前記排土管の前端側の排土口を隔壁よりも後方に位置させ、この排土口とチャンバとを連通させるように隔壁から後方へ凹む取込スペースを形成する筒状部材を設け、
前記筒状部材又はこれの付近の隔壁に取り付けられた少なくとも１対の油圧ジャッキであって、これら油圧ジャッキのロッドにより取込スペース内の塊状の掘削物を破砕可能に相対向状に配置された少なくとも１対の油圧ジャッキを設けたことを特徴とするシールド掘進機の破砕装置。
【請求項２】
前記１対の油圧ジャッキのロッドが伸びた状態では、これらロッドの先端部が排土口の前側において接近対向するとともに、１対の油圧ジャッキのロッドが縮んだ状態では、これらロッドが排土口への掘削土の流入の妨げにならない側方へ退くように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機の破砕装置。
【請求項３】
前記１対の油圧ジャッキのシリンダ本体を取込スペースの外側に配置するとともに、ロッドを筒状部材を貫通させて取込スペースに臨ませたことを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド掘進機の破砕装置。
【請求項４】
前記少なくとも１対の油圧ジャッキとして、左右１対の油圧ジャッキを上下に２組設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のシールド掘進機の破砕装置。
【請求項５】
前記筒状部材は、前方広がりの左右１対のテーパ側壁及びテーパ底壁を有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のシールド掘進機の破砕装置。
【請求項６】
前記１対の油圧ジャッキのロッドの先端部に交換可能に装着された破砕部材を設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のシールド掘進機の破砕装置。
【請求項７】
前記シールド掘進機は、排土管とこの排土管の内部に回転自在に配設されたスクリュウオーガとを有するスクリュウコンベアを備え、
前記スクリュウオーガの前端部に装着されたカッター部材を設けたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のシールド掘進機の破砕装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−３０８９３１（Ｐ２００７−３０８９３１Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３７８３７（Ｐ２００６−１３７８３７）
【出願日】平成１８年５月１７日（２００６．５．１７）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１７日（２００６．５．１７）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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