掘削装置
【課題】 管体内にスクリューオーガを装着してなる掘削装置によって管体を地中に推進させながら前方の地盤の掘削中において、管体の前端開口部に大径の礫が詰まった時に、スクリューオーガを抜き取ることなく礫の排除処理を可能にする。
【解決手段】 管体１内に装着したスクリューオーガ２のオーガ軸2aを作業員が出入可能な径を有する中空管より形成し、管体１の前端開口部に大径の礫が詰まった時に、管体１とオーガ軸2aの後端部に設けている出入口8A、8Bを通じて作業員がオーガ軸2a内に入り、オーガ軸2aの前端を開放して礫の破砕、排除処理を行うように構成している。
【解決手段】 管体１内に装着したスクリューオーガ２のオーガ軸2aを作業員が出入可能な径を有する中空管より形成し、管体１の前端開口部に大径の礫が詰まった時に、管体１とオーガ軸2aの後端部に設けている出入口8A、8Bを通じて作業員がオーガ軸2a内に入り、オーガ軸2aの前端を開放して礫の破砕、排除処理を行うように構成している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管体内部に装着しているスクリューオーガにより前方の地盤を掘削しながら該管体を地中に推進させる掘削装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の掘削装置としては、例えば、特許文献１に記載しているように、地中に埋設すべき管体内にスクリューオーガを装着し、このスクリューオーガを発進立坑側に配設している前後移動台車上に設置した回転駆動手段によって回転させながら、前後移動台車をジャッキによって前進させて管体の前方地盤を掘削する装置が知られている。
【０００３】
また、このような掘削装置の使用例としては、特許文献２に記載しているように、軌道下や道路下の地盤中に地下道となる地下構造物を埋設する場合、予め、地下構造物の上床部を埋設すべき位置に断面矩形状の鋼管からなる管体列を埋設しておき、しかるのち、この管体列と上床部とを置換するように地下構造物を発進立坑側から推進、埋設させることが行われている。
【０００４】
具体的には、まず、地下構造物埋設計画域の両側に発進坑と到達坑とを掘削したのち、上面に縁切板を配設し且つ内部に前方の地盤を掘削するスクリューオーガを設けている断面矩形状の管体を発進坑と到達坑間の地盤中における地下構造物の上床部の位置に複数本、並列状態に発進立坑側から推進、埋設してパイプルーフを形成し、しかるのち、地下構造物を発進坑内に設置してその上床部の前端面をパイプルーフの後端に当接させ、地下構造物の前方地盤を掘削しながら該地下構造物を推進して上記縁切板を不動状態で残したまま、この縁切板の下面に沿ってパイプルーフを到達坑側に押し出し、地下構造物を埋設計画域に埋設することが行われている。
【０００５】
一方、上記地下構造物の別な埋設方法として、特許文献３に記載されているように、前端に刃口を装着している地下構造物の上床部の前方側に上記管体よりも短尺の複数本の管体を並設すると共に各管体の後端面と地下構造物の上床部の前端面との間に推進ジャッキを介在させて、これらの推進ジャッキのロッドを伸長させることにより、地下構造物の上床部に推進反力を受止させながら管体を一定長、掘進させ、しかるのち、地下構造物を牽引手段或いは推進ジャッキ等の推進手段によって前進させ且つその前進に従って上記推進ジャッキのロッドを収縮させることにより一定長、地中に埋入する。そして、このように管体の推進と地下構造物の前進とを交互に繰り返すことによって地下構造物を埋設計画域に埋設することが行われている。
【特許文献１】特公平３−１４９９４号公報
【特許文献２】特開昭６４−２９５９７号公報
【特許文献３】特開昭５６−１２５５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、内部にスクリューオーガを装着している管体を地中に推進させてスクリューオーガにより前方の地盤を掘削しながら埋設していく時に、大径の礫が管体の開口端部内に侵入した場合、該礫が管体の内周面とスクリューオーガのオーガ軸との間の隙間に詰まってオーガ軸の外周面に装着している螺旋羽根により後方に搬送することができなくなり、管体内が該大径の礫によって閉塞してそれ以上の掘進が困難となる。
【０００７】
このように、管体の推進、埋設中に該管体の開口端に礫が詰まると、上記特許文献１、２に記載している掘削装置によれば、スクリューオーガを発進立坑側に引き抜いたのち、作業員が管体内に入って礫等の破砕、撤去処理を行い、しかるのち、再び、スクリューオーガを該管体内に挿入、装着して該管体の推進、埋設作業が可能となるが、作業のロス時間が長くなって工期が長期化するといった問題点がある。
【０００８】
一方、後者のように地下構造物の上床部の前方に推進ジャッキを介して管体を配設している場合には、管体の後方側に該管体内のスクリューオーガを後方に引き出し可能な空間部が存在しないために、管体内にスクリューオーガを装着することができず、そのため、管体内に作業員が入って前方の地盤を手掘りしているのが現状であり、工期が長期化すると共に、多数本の管体を並設状態に地中に掘進させなければならない場合には一層、作業能率が低下するといった問題点があった。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、前方の地盤を掘進中の管体の前端部内に大径の礫等が詰まった場合に、該管体内からスクリューオーガを引き抜くことなく、簡単且つ確実に礫の排除作業が行うことができ、また、軌道下や道路下を横断して地下構造物を埋設、構築する場合においては、この地下構造物の推進、埋設のガイド部材となる上記管体を能率よく掘進させることができる掘削装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の掘削装置は、請求項１に記載したように、オーガ軸の外周面に螺旋羽根を装着してなるスクリューオーガを管体内に配設し、このスクリューオーガを回転させながら管体を地中に推進させることによって管体の前方地盤を掘進し、掘削した土砂を上記螺旋羽根により後方に搬出するように構成した掘削装置において、上記オーガ軸を作業員が出入り可能な径の中空管より形成していると共に、オーガ軸前端をオーガ軸内から開閉可能に構成している。
【００１１】
このように構成した掘削装置において、請求項２に係る発明は、管体の管壁後端部とオーガ軸の周壁後端部とに作業員の出入口を互いに連通状態で設けていることを特徴としている。
【００１２】
また、上記スクリューオーガの回転駆動手段は、請求項３に記載したように、駆動モータの回転軸の前端をスクリューオーガの後端中心軸に着脱自在に連結するように構成してなり、管体の推進手段は、該管体の後端部を押し進める推進ジャッキからなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、上記のように構成した掘削装置を軌道下や道路下に推進、埋設する地下構造物に採用していることを特徴とするものであって、地下構造物の前端開口部に刃口を装着すると共に、該地下構造物の上床部の前方における刃口の上面前部に掘削装置を構成したスクリューオーガを内装している管体を複数本、並設する一方、この管体列の後端と上記地下構造物の上床部との間の刃口上に地下構造物の幅方向に往復移動可能な左右移動台車を配設し、この横移動台車上に管体内のスクリューオーガの回転駆動手段と地下構造物の上床部前面側の反力壁に推進反力を受止させて管体を推進させる推進手段とを備えた前後移動台車を配設している。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、管体の内部に配設したスクリューオーガを回転させながら該管体を地中に推進させることによって、スクリューオーガにより掘削した土砂をオーガ軸の外周面と管体の内周面間の空隙部に取り込んでオーガ軸外周に突設している螺旋羽根により円滑に後方に搬出させることができるのは勿論、管体内に配設している上記スクリューオーガのオーガ軸を作業員が出入り可能な径の中空管より形成していると共に、該スクリューオーガのオーガ軸前端をオーガ軸内から開閉可能に構成しているので、前方の地盤を掘削中に、該管体の前端部内に大径の礫等が詰まった場合、スクリューオーガを引き抜くことなく作業員がオーガ軸の中空内部に入って該オーガ軸の前端部内まで進入し、オーガ軸前端を開放させることによって容易に上記礫等の除去、破砕作業を行うことができる。従って、管体の推進、埋設作業の中断が短時間で解消され、地下構造物の推進埋設作業等が確実且つ能率良く行うことができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、上記管体の管壁後端部とオーガ軸の周壁後端部とに作業員の出入口を互いに連通状態で設けているので、スクリューオーガの回転駆動手段や管体の推進手段が該管体の後方の発進側に配設しているにもかかわらず、これらの回転駆動手段や推進ジャッキに何等邪魔されることなく、従って、これらの回転駆動手段や推進ジャッキを一時的に撤去する必要もなく、管体の推進、埋設作業を行う発進側から推進、埋設中の該管体の後端部に設けている上記出入口とこの出入口に連通させてオーガ軸の後端部に設けている上記出入口を通じて作業員が簡単にオーガ軸内に進入することができ、また、管体の前端開口部を閉塞している礫等の除去作業後には発進側へ容易に退出することができる。
【００１６】
上記スクリューオーガの回転駆動手段は、請求項３に記載したように、駆動モータの回転軸の前端をスクリューオーガの後端中心軸に着脱自在に連結するように構成してなり、管体の推進手段は該管体の後端部を押し進める推進ジャッキからなるので、構造が簡単で掘削準備作業が迅速に行え、駆動モータの回転軸をカップリング等を介してスクリューオーガの回転中心軸に直列状に連結すると共に、推進ジャッキの推進力を管体に伝達して管体を円滑に掘進させることができる。
【００１７】
また、請求項４に係る発明によれば、軌道下又は道路下に推進、埋設する地下構造物の前端開口部に刃口を装着し、この地下構造物の上床部の前方における刃口の上面前部に上記掘削装置を構成するスクリューオーガを内装した管体を複数本、並設する一方、この管体列の後端と上記地下構造物の上床部との間の刃口上に地下構造物の幅方向に往復移動可能な左右移動台車を配設し、この横移動台車上に管体内のスクリューオーガの回転駆動手段と地下構造物の上床部前面側の反力壁に推進反力を受止させて管体を推進させる推進手段とを備えた前後移動台車を配設しているので、各管体に対応させて回転駆動手段と推進手段とを刃口上に設置しておく必要はなく、一台の横移動台車を刃口上で横移動させて所定の管体後方側で停止し、この横移動台車上の回転駆動手段を該管体内のスクリューオーガの後端に連結したのち、推進手段である推進ジャッキを伸長させることにより、管体を順次、能率よく掘進させることができる。
【００１８】
この際、推進ジャッキの推進反力を地下構造物の上床部の前端面に確実且つ強固に受止させた状態にして回転駆動手段によりスクリューオーガを回転させながら各管体を推進させることができる。さらに、スクリューオーガのオーガ軸を上述したように作業員が出入り可能な中空管から形成しているので、管体の前端開口部に大径の礫が詰まった時には、管体の後端部側からオーガ軸内に入って礫の除去や破砕作業を行うことができるから、管体内からスクリューオーガを撤去することができない上記地下構造物の推進、埋設工法において最適に使用でき、地下構造物の推進、埋設作業が円滑かつ能率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１、図２において、掘削装置Ａは一定長さを有する断面矩形状の鋼管からなる管体１内にスクリューオーガ２を回転自在に配設し、このスクリューオーガ２を後述する回転駆動手段３によって回転させながら管体１を後述する推進ジャッキ4aからなる推進手段４によって推進させることにより、地中に掘進させるように構成している。管体１は一例として管壁の厚さが19mmで外径が900mm ×900mm 角の大きさに形成されてあり、この管体１内に配設された上記スクリューオーガ２としてはその中心軸であるオーガ軸2aを作業員が腹這い状態で出入り可能な内径、例えば、50mm程度の内径を有する中空管から形成している。
【００２０】
スクリューオーガ２は、上記オーガ軸2aの外周面に掘削土砂を後方に搬出するための螺旋羽根2bを一体に装着してこの螺旋羽根2bを上記管体１の内周面とオーガ軸2aの外周面間の空隙部によって形成されている掘削土砂搬出通路５内に突出させた状態で管体１内に回転自在に支持されていると共にオーガ軸2aの前端開口部にカッタヘッド2cを装着してなるものである。
【００２１】
このカッタヘッド2cは先鋭な先端側を前方に向けている円錐形状の全面閉鎖型のヘッドに形成されてあり、従って、オーガ軸2aの中空内部に土砂が侵入するのを阻止している。なお、このヘッタヘッド2cの円錐形状の外周面には上記螺旋羽根2bに連続した螺旋羽根部2b' を突設しているが、この螺旋羽根部2b' に代えて複数本の掘削ビットを突設しておいてもよく、また、その先鋭な先端部で切り開くことができる土質地盤の場合には掘削ビットを設けておく必要はない。
【００２２】
さらに、このカッタヘッド2cはその後端面の径をオーガ軸2aの開口前端面と同径に形成していると共に該後端部の適所をオーガ軸2aの開口端部にヒンジ６によって開閉自在に枢着してあり、このヒンジ６に対して直径方向に対向するカッタヘッド2cの後端部分とオーガ軸2aの開口端部とに互いに係合金具（図示せず）によって係脱自在に連結し、通常はシール材を介して閉止していると共に、オーガ軸2a内からこの係合金具の連結を解くことによって上記ヒンジ６を支点としてカッタヘッド2cを図３の仮想線で示すように前方に開放させるように構成している。なお、カッタヘッド2cはこのような前方に向けた円錐形状に形成することなく、垂直な円板形状に形成し、且つ、ヒンジ６による開閉手段ではなくその円板部分を開閉可能としておいてもよく、要するにオーガ軸前端を開閉可能な構造としておけばよい。
【００２３】
また、管体１の後端部における側壁部と回転停止状態でのオーガ軸2aの後端部における側壁部とに作業員が出入可能な出入口8A、8Bとを互いに連通状態で設けている。なお、これらの出入口8A、8Bに扉（図示せず）を開閉自在に設けている。
【００２４】
オーガ軸2aの後端開口部は、該開口端面に外周縁を一体に固着している円形端面板2a1 によって閉止されていると共にこの円形端面板2a1 の中心部に回転中心軸10を後方に向かって突設してあり、この回転中心軸10の後端と回転駆動手段３の回転軸の前端とをカップリング９を介して着脱自在に連結している。即ち、カップリング９における凹条部を設けた一半部9aとこの凹条部に係脱自在な凸条部を設けた他半部9bとを回転中心軸10の後端と回転駆動手段３の回転軸の前端とにそれぞれ固着している。なお、回転駆動手段３は回転駆動モータ3aと減速機3bとからなり、該回転駆動モータ3aの回転を減速機3bに伝達し、この減速機3bを介して回転中心軸10を回転駆動するように構成している。
【００２５】
上記オーガ軸2aを回転自在に内装している上記管体１は、その開口前端縁を上端から下端に向かって斜め後方に傾斜した刃先部1aに形成して該刃先部1a内にオーガ軸2aの上記カッタヘッド2cを前方に向かって臨ませてあり、さらに、この管体１の管壁後端下部に下方に向かって開口している土砂排出口11を設けている。また、管体１の後端開口部は上記オーガ軸2aと同様に、その開口端面に外周縁を一体に固着している円形端面板1bによって閉止されていると共にこの円形端面板1bの中心部に軸受12を固着し、この軸受12に上記オーガ軸2aの回転中心軸10を回転自在に支持している。
【００２６】
回転駆動手段３は管体１の後方に配設された前後移動台車17上にその回転駆動モータ3aの回転軸を前方に向けた状態で設置されてあり、さらに、この前後移動台車17の両側部上に推進手段４である推進ジャッキ4a、4aを前後方向に向けて設置し、これらの推進ジャッキ4a、4aの前端部を、前後移動台車17の前端部上に立設、固着している固定壁板18の両側端部に連結していると共に、推進ジャッキ4a、4aの後端側において、これらの推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドの先端間に推進力伝達部材となるスプレッダ19を一体に連結し、ピストンロッドを伸長させることによってこのスプレッダ19を後方の反力壁７に当接させ、前後移動台車17を前進させるように構成している。
【００２７】
このように構成した掘削装置Ａによって発進立坑Ｃ側から地盤中に管体１を推進させ、該管体１に内装しているスクリューオーガ２によって前方の地盤を掘削するには、管体１の後方に前後移動台車17を配設したのち、推進手段４の推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを伸長させることによりその後端のスプレッダ19を発進立坑Ｃの後壁面に接して設けている反力壁７に当接させ、この状態から更にピストンロッドを伸長させると、前後移動台車17が前進してこの前後移動台車17上に設置している回転駆動手段３の回転軸がカップリング９を介してスクリューオーガ２の後端回転中心軸10に直結する。
【００２８】
この状態にして回転駆動手段３の回転駆動モータ3aを作動させてスクリューオーガ２を回転させると共に推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドをさらに伸長させると、上記反力壁７に推進反力を支持させながらその推進力がスクリューオーガ２の回転中心軸10を支持している管体１に伝達されて前後移動台車17を前進させながら該管体１を推進させ、この管体１の刃先部1aとスクリューオーガ２の前端を構成しているカッタヘッド2cとにより前方の地盤を掘進する。掘削された土砂は、管体１の内周面とオーガ軸2aの外周面間の土砂搬送通路５を通じてスクリューオーガ２の螺旋羽根2bの回転により後方に搬送され、管体１の後端部に下方に向かって開口している土砂搬出口11から発進立坑Ｃ内に排出される。
【００２９】
こうして、管体１が一定長、掘進すると、推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを収縮させたのち、これらのピストンロッドと反力壁７との間に管体１の掘進長に相当した厚みの反力受け部材7aを介在させて再びピストンロッドを伸長することにより上記管体１をさらに一定長、掘進させ、これを繰り返すことによって管体１を全長に亘って地盤中に推進、埋設するものであるが、該管体１の掘進中に、管体１内の掘削土砂搬送通路５の開口端が大径の礫によって閉塞された場合、或いは、礫が該開口端に詰まった場合、一旦、スクリューオーガ２による掘削を停止してその礫の破砕、除去作業を行う。
【００３０】
この作業は、発進立坑Ｃ側側からこの管体１の管壁後端部における側壁部に設けている出入口8Aとオーガ軸2aの周壁後端部に設けている出入口8Bとを通じて作業員が該オーガ軸2a内に入って図３に示すようにオーガ軸2aの前端部にまで移動し、内側からカッタヘッド2cをヒンジ６を支点として前方に開放する。なお、このカッタヘッド2cは全面閉鎖型であるので、掘削時にもオーガ軸2a内には掘削土砂は取り込まれず、従って、作業員はオーガ軸2a内を容易にカッタヘッド2cまで進入することができる。
【００３１】
上記カッタヘッド2cを開放させて管体１と該オーガ軸2aとの前端間の掘削土砂搬送通路５の開口端に詰まっている大径の礫を破砕して掘削土砂搬送通路５内の螺旋羽根2bにより後方に搬送可能にし、また、破砕できない石等が存在している場合にはオーガ軸2a内に取り込み、このオーガ軸2a内を通じて後方に排除する。大径の礫等の破砕、排除作業が終了すると、カッタヘッド2cを閉じたのち作業員はオーガ軸2aと管体１との上記出入口8A、8Bを通じて発進立坑Ｃ側に退出し、再び、この管体１を推進させながらスクリューオーガ２を駆動して前方の地盤の掘削を行うものである。なお、地盤中に埋設すべき管体１による管路の長さが長い場合には、オーガ軸2aを内装している定尺の管体１を順次、継ぎ足しながら推進、埋設すればよい。
【００３２】
図４〜図９は上記構成の掘削装置Ａを使用して軌道下や道路下の地盤中に地下道となる地下構造物Ｂを埋設、構築する場合を示すもので、地下構造物Ｂは図４に示すように、その前端開口部に刃口13を装着している。この刃口13は上面台枠部13a と両側壁板部13b 、13b と下面壁面部13c とからなる正面矩形枠状に形成されていると共に両側壁板部13b 、13b の前端に形成している刃先を上端から下端に向かって斜め後方に傾斜した傾斜刃先に形成してあり、この刃口13の後端面に一体に設けている支持枠14を地下構造物Ｂの開口前端に固定してなるものである。なお、刃口13の上記上面台枠部13a は、地下構造物Ｂの上床部B1の厚みに相当する寸法だけその上面を下方に位置させた状態で地下構造物Ｂの上床部B1の下面の高さ位置から前方に水平に突出していると共に、該上面台枠部13a の両側壁板部13b 、13b 間の幅を地下構造物Ｂの幅に等しくしてこれらの両側壁板部13b 、13b の外側面を地下構造物Ｂの両側外面に面一状に連設させている。
【００３３】
そして、この刃口13の上記上面台枠部13a の前部上に上記掘削装置Ａにおける断面矩形状の鋼管からなる管体１の後端部下面を載置し、これらの管体１を複数本、図７、図８に示すように上面台枠部13a の全幅に亘って左右方向に並列していると共に、この管体列の後端面と地下構造物Ｂの上床部B1の前端面との間の刃口13の上面台枠部13a 上に地下構造物Ｂの幅方向にレール15を敷設し、このレール15上に左右移動台車16を往復移動可能に配設し、この左右移動台車16上に上記前後移動台車17を配設している。
【００３４】
また、上記全ての管体１の上壁面部1cの後端には図４〜図６に示すように、該後端から後方に向かって一定長さのテールルーフ板1c' を突設している。このテールルーフ板1c' は、その後端部下面を上記支持枠14の上端面からこの上端面に対して面一に形成している地下構造物Ｂの上床部B1の前端部上面に亘って前後摺動自在に支持させてあり、このテールルーフ板1c' によって上方の地盤の土砂が管体１と地下構造物Ｂの上床部B1との間の左右移動台車16の移動空間部23内に崩落するのを阻止している。このテールルーフ板1c' の横幅は、管体１の上壁面部1cの横幅に等しいかやや幅広く形成されていて、隣接する管体１、１のテールルーフ板1c' 、1c' の対向側端面同士を互いに近接若しくは摺動自在に接合させている。
【００３５】
なお、テールルーフ板1c' の上面と地下構造物Ｂの上床部B1の上面とが面一となるように、該上床部B1の前端部上面にテールルーフ板1c' の厚みに相当する段部24を形成し、この段部24に前後摺動自在に支持させている。この段部24の長さは推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドの伸長によって前進する管体１の一回当たりの前進長さよりも長く形成されている。また、テールルーフ板1c' の後端部を除く下面には該テールルーフ板1c' よりも狭幅の補強板25が一体に固定されてあり、この補強板25の後部下面を上記支持枠14から前方に向かって突設している支持片26に前後摺動自在に支持させ、テールルーフ板1c' が下方に撓むのを防止している。
【００３６】
上記前後移動台車17には上述したように、その中央前部に上記管体１内に装着したスクリューオーガ２の回転駆動手段３を設置していると共に両側部上に推進手段４である推進ジャッキ4a、4aを前後方向に向けて設置してこの推進ジャッキ4a、4aの前端を前後移動台車17の前端部上に立設している固定壁板18の両側部に連結している一方、これらの推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドの後端間にスプレッダ19を連結している。
【００３７】
さらに、図９に示すように、左右移動台車16の後端部上面にストッパ22を立設、固定している一方、上記スプレッダ19の下面に水平軸27の前後両端部を支持している前後ブラケット28、28を下方に向けて突設して、水平軸27を上記ストッパ22の上端部に前後方向に貫通している支持孔29に前後摺動移動可能に挿通させてあり、推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを伸長させた時には前側のブラケット28がストッパ22の前端面に当接する前にスプレッダ19が支持枠14（反力壁７）に当接する一方、推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを収縮させた際には、後側のブラケット28がストッパ22の後端面に当接してそれ以上、ピストンロッドの前方への移動を阻止し、ストッパ22を支点としてピストンロッドを収縮させて前後移動台車17を後退させるように構成している。
【００３８】
また、上記左右移動台車16の左右移動機構21は図５に示すように、該左右移動台車16の後端中央部に装着されている駆動モータ21a と、この駆動モータ21a の回転軸に固着しているピニオン21b と、上記地下構造物Ｂの上床部B1の前端面に当接している刃口13の支持枠14における上端部前面に地下構造物Ｂの横幅方向に水平に装着されたラック21c とからなり、上記ピニオン21b をこのラック21c に噛合させて駆動モータ21a の回転により左右移動台車16を地下構造物Ｂの上床部B1の前端面に沿って左右方向に移動させるように構成している。
【００３９】
このように構成したので、発進立坑Ｃ側に設置した上記地下構造物Ｂを到達立坑側に貫通するように推進、埋設するには、まず、この地下構造物Ｂの前端開口部に装着した刃口13の上面台枠部13a の前部上に並設している管体１を順次、推進させ、スクリューオーガ２を回転駆動させて前方の地盤を掘削しながら地中に埋入する。具体的には、左右移動機構21を作動させることによって左右移動台車16を所望の管体１の後方まで移動させてその位置で停止させ、次いで、推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを伸長させることによってその後端のスプレッダ19を地下構造物Ｂの上床部B1の前端面に重ね合わせている支持枠14の上端部前面に当接させ、この支持枠14を反力壁７としてさらにピストンロッドを伸長させると、左右移動台車16上の前後移動台車17が前進し、この前後移動台車17上に設置している回転駆動手段３の回転軸がカップリング９を介して上記スクリューオーガ２の回転中心軸10に連結する。
【００４０】
この状態にして回転駆動手段３の回転駆動モータ3aを作動させることによりスクリューオーガ２を回転させると共に推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドをさらに伸長させると、上記地下構造物Ｂの上床部B1に反力壁７である支持枠14を介してその推進反力を支持させながら推進力がスクリューオーガ２の回転中心軸10を支持している管体１に伝達されて該管体１を推進させ、スクリューオーガ２の前端カッタヘッド2cにより前方の地盤を掘進する。掘削された土砂は、管体１の内周面とオーガ軸2aの外周面間の土砂搬送通路５を通じてスクリューオーガ２の螺旋羽根2bの回転により後方に搬送され、管体１の後端部に下方に向かって開口している土砂搬出口11から刃口13内に落下する。
【００４１】
こうして、一本の管体１が一定長、掘進すると、推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを収縮させることにより、前後移動台車17を後退させてスクリューオーガ２と回転駆動手段３との連結を解く。即ち、ピストンロッドが収縮してその先端スプレッダ19が支持枠14から小間隔だけ離間すると、スプレッダ19の後端から垂下しているブラケット28が左右移動台車16の後端に突設しているストッパ22に当接してそれ以上の離間が阻止され、ストッパ22を支点として推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドの収縮により前後移動台車17が後退して、この前後移動台車17上の回転駆動手段３の回転軸とスクリューオーガ２の回転中心軸10とのカップリング９による連結を解く。
【００４２】
しかるのち、左右移動台車16を次の管体１の後方にまで移動させ、再び、上記同様にして推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを伸長させてスプレッダ19を地下構造物Ｂの上床部B1の前端面に支持枠14を介して受止させ、さらに、該ピストンロッドを伸長させて前後移動台車17を前進させることにより回転駆動手段３をスクリューオーガ２の回転中心軸10にカップリング９を介して連結し、この状態にしてスクリューオーガ２を回転させると共に管体１を推進させて該管体１を一定長、掘進させる。
【００４３】
以下、同様にして並列している全ての管体１を前後移動台車17上の回転駆動手段３と推進ジャッキ4a、4aとの作動によって一定長、掘進させたのち、地下構造物Ｂの後端面と発進立坑Ｃの後壁面間に介在させている複数本の地下構造物推進ジャッキ30のピストンロッドを伸長させることにより、地下構造物Ｂの前端面に装着した刃口13と共に地下構造物Ｂの前方の地盤を掘削しながら上記管体列の掘進長に等しい長さだけ地下構造物Ｂを地中に推進させる。掘削土砂は地下構造物Ｂ内を通じて発進立坑Ｃ側に排出する。
【００４４】
地下構造物Ｂの埋設施工時において、上記管体１の掘進中に管体１内の掘削土砂搬送通路５の開口端が大径の礫によって閉塞された場合、或いは、礫等が該開口端に詰まった場合、一旦、スクリューオーガ２による掘削を停止して作業員が地下構造物Ｂ側から管体１のテールルーフ板1c' によって被覆されている刃口13上の空間部23内を入り、さらに、この空間部23から管体１とスクリューオーガ２の中空のオーガ軸2aの管壁後端部に設けている出入口8A、8Bを通じて該オーガ軸2a内に入ってオーガ軸2aの前端部にまで移動し、上記実施の形態で述べたように、カッタヘッド2cを開放して礫の破砕、除去を行う。しかるのち、カッタヘッド2cを閉じて管体外に退出し、再び、この管体１を推進させながらスクリューオーガ２を駆動して前方の地盤の掘削を行う。
【００４５】
上記のように、前後移動台車17上の回転駆動手段３と推進手段４の推進ジャッキ4a、4aとの作動による全ての管体１を順次、一定長、掘進させる作業と、この管体列に後続する地下構造物Ｂを管体列の掘進長に等しい長さだけ推進させる作業とを繰り返し行うことにより、地下構造物Ｂを軌道下や道路下に該軌道や道路を横断するように埋設し、その両端開口部を発進側と到達側、即ち、軌道や道路の両側面間に貫通させた地下道を築造する。なお、地下構造物Ｂによって築造すべき地下道の長さが長い場合には、地下道の長さを複数分割した長さを有する地下構造物Ｃを順次、継ぎ足すように接続させながら推進、埋設させればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】前方地盤を掘削しながら管体を地中に埋設している状態の簡略縦断側面図。
【図２】その掘削装置部分の一部を横断した平面図。
【図３】中空オーガ軸内に作業員が進入している状態の簡略縦断側面図。
【図４】地下構造物の推進、埋設に使用した場合の簡略縦断側面図。
【図５】その要部の縦断側面図。
【図６】その背面図。
【図７】一本の管体を水平、埋設している状態の一部省略平面図。
【図８】並列した管体と地下構造物との関係を示す簡略正面図。
【図９】移動台車の後端側に設けているストッパ部分の側面図。
【符号の説明】
【００４７】
１ 管体
２ スクリューオーガ
2a オーガ軸
2b 螺旋羽根
2c カッタヘッド（オーガ軸前端）
３ 回転駆動手段
3a 駆動モータ
４ 推進手段
4a 推進ジャッキ
５ 掘削土砂搬送通路
8A、8B 出入口
９ カップリング
11 土砂排出口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管体内部に装着しているスクリューオーガにより前方の地盤を掘削しながら該管体を地中に推進させる掘削装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の掘削装置としては、例えば、特許文献１に記載しているように、地中に埋設すべき管体内にスクリューオーガを装着し、このスクリューオーガを発進立坑側に配設している前後移動台車上に設置した回転駆動手段によって回転させながら、前後移動台車をジャッキによって前進させて管体の前方地盤を掘削する装置が知られている。
【０００３】
また、このような掘削装置の使用例としては、特許文献２に記載しているように、軌道下や道路下の地盤中に地下道となる地下構造物を埋設する場合、予め、地下構造物の上床部を埋設すべき位置に断面矩形状の鋼管からなる管体列を埋設しておき、しかるのち、この管体列と上床部とを置換するように地下構造物を発進立坑側から推進、埋設させることが行われている。
【０００４】
具体的には、まず、地下構造物埋設計画域の両側に発進坑と到達坑とを掘削したのち、上面に縁切板を配設し且つ内部に前方の地盤を掘削するスクリューオーガを設けている断面矩形状の管体を発進坑と到達坑間の地盤中における地下構造物の上床部の位置に複数本、並列状態に発進立坑側から推進、埋設してパイプルーフを形成し、しかるのち、地下構造物を発進坑内に設置してその上床部の前端面をパイプルーフの後端に当接させ、地下構造物の前方地盤を掘削しながら該地下構造物を推進して上記縁切板を不動状態で残したまま、この縁切板の下面に沿ってパイプルーフを到達坑側に押し出し、地下構造物を埋設計画域に埋設することが行われている。
【０００５】
一方、上記地下構造物の別な埋設方法として、特許文献３に記載されているように、前端に刃口を装着している地下構造物の上床部の前方側に上記管体よりも短尺の複数本の管体を並設すると共に各管体の後端面と地下構造物の上床部の前端面との間に推進ジャッキを介在させて、これらの推進ジャッキのロッドを伸長させることにより、地下構造物の上床部に推進反力を受止させながら管体を一定長、掘進させ、しかるのち、地下構造物を牽引手段或いは推進ジャッキ等の推進手段によって前進させ且つその前進に従って上記推進ジャッキのロッドを収縮させることにより一定長、地中に埋入する。そして、このように管体の推進と地下構造物の前進とを交互に繰り返すことによって地下構造物を埋設計画域に埋設することが行われている。
【特許文献１】特公平３−１４９９４号公報
【特許文献２】特開昭６４−２９５９７号公報
【特許文献３】特開昭５６−１２５５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、内部にスクリューオーガを装着している管体を地中に推進させてスクリューオーガにより前方の地盤を掘削しながら埋設していく時に、大径の礫が管体の開口端部内に侵入した場合、該礫が管体の内周面とスクリューオーガのオーガ軸との間の隙間に詰まってオーガ軸の外周面に装着している螺旋羽根により後方に搬送することができなくなり、管体内が該大径の礫によって閉塞してそれ以上の掘進が困難となる。
【０００７】
このように、管体の推進、埋設中に該管体の開口端に礫が詰まると、上記特許文献１、２に記載している掘削装置によれば、スクリューオーガを発進立坑側に引き抜いたのち、作業員が管体内に入って礫等の破砕、撤去処理を行い、しかるのち、再び、スクリューオーガを該管体内に挿入、装着して該管体の推進、埋設作業が可能となるが、作業のロス時間が長くなって工期が長期化するといった問題点がある。
【０００８】
一方、後者のように地下構造物の上床部の前方に推進ジャッキを介して管体を配設している場合には、管体の後方側に該管体内のスクリューオーガを後方に引き出し可能な空間部が存在しないために、管体内にスクリューオーガを装着することができず、そのため、管体内に作業員が入って前方の地盤を手掘りしているのが現状であり、工期が長期化すると共に、多数本の管体を並設状態に地中に掘進させなければならない場合には一層、作業能率が低下するといった問題点があった。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、前方の地盤を掘進中の管体の前端部内に大径の礫等が詰まった場合に、該管体内からスクリューオーガを引き抜くことなく、簡単且つ確実に礫の排除作業が行うことができ、また、軌道下や道路下を横断して地下構造物を埋設、構築する場合においては、この地下構造物の推進、埋設のガイド部材となる上記管体を能率よく掘進させることができる掘削装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の掘削装置は、請求項１に記載したように、オーガ軸の外周面に螺旋羽根を装着してなるスクリューオーガを管体内に配設し、このスクリューオーガを回転させながら管体を地中に推進させることによって管体の前方地盤を掘進し、掘削した土砂を上記螺旋羽根により後方に搬出するように構成した掘削装置において、上記オーガ軸を作業員が出入り可能な径の中空管より形成していると共に、オーガ軸前端をオーガ軸内から開閉可能に構成している。
【００１１】
このように構成した掘削装置において、請求項２に係る発明は、管体の管壁後端部とオーガ軸の周壁後端部とに作業員の出入口を互いに連通状態で設けていることを特徴としている。
【００１２】
また、上記スクリューオーガの回転駆動手段は、請求項３に記載したように、駆動モータの回転軸の前端をスクリューオーガの後端中心軸に着脱自在に連結するように構成してなり、管体の推進手段は、該管体の後端部を押し進める推進ジャッキからなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、上記のように構成した掘削装置を軌道下や道路下に推進、埋設する地下構造物に採用していることを特徴とするものであって、地下構造物の前端開口部に刃口を装着すると共に、該地下構造物の上床部の前方における刃口の上面前部に掘削装置を構成したスクリューオーガを内装している管体を複数本、並設する一方、この管体列の後端と上記地下構造物の上床部との間の刃口上に地下構造物の幅方向に往復移動可能な左右移動台車を配設し、この横移動台車上に管体内のスクリューオーガの回転駆動手段と地下構造物の上床部前面側の反力壁に推進反力を受止させて管体を推進させる推進手段とを備えた前後移動台車を配設している。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、管体の内部に配設したスクリューオーガを回転させながら該管体を地中に推進させることによって、スクリューオーガにより掘削した土砂をオーガ軸の外周面と管体の内周面間の空隙部に取り込んでオーガ軸外周に突設している螺旋羽根により円滑に後方に搬出させることができるのは勿論、管体内に配設している上記スクリューオーガのオーガ軸を作業員が出入り可能な径の中空管より形成していると共に、該スクリューオーガのオーガ軸前端をオーガ軸内から開閉可能に構成しているので、前方の地盤を掘削中に、該管体の前端部内に大径の礫等が詰まった場合、スクリューオーガを引き抜くことなく作業員がオーガ軸の中空内部に入って該オーガ軸の前端部内まで進入し、オーガ軸前端を開放させることによって容易に上記礫等の除去、破砕作業を行うことができる。従って、管体の推進、埋設作業の中断が短時間で解消され、地下構造物の推進埋設作業等が確実且つ能率良く行うことができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、上記管体の管壁後端部とオーガ軸の周壁後端部とに作業員の出入口を互いに連通状態で設けているので、スクリューオーガの回転駆動手段や管体の推進手段が該管体の後方の発進側に配設しているにもかかわらず、これらの回転駆動手段や推進ジャッキに何等邪魔されることなく、従って、これらの回転駆動手段や推進ジャッキを一時的に撤去する必要もなく、管体の推進、埋設作業を行う発進側から推進、埋設中の該管体の後端部に設けている上記出入口とこの出入口に連通させてオーガ軸の後端部に設けている上記出入口を通じて作業員が簡単にオーガ軸内に進入することができ、また、管体の前端開口部を閉塞している礫等の除去作業後には発進側へ容易に退出することができる。
【００１６】
上記スクリューオーガの回転駆動手段は、請求項３に記載したように、駆動モータの回転軸の前端をスクリューオーガの後端中心軸に着脱自在に連結するように構成してなり、管体の推進手段は該管体の後端部を押し進める推進ジャッキからなるので、構造が簡単で掘削準備作業が迅速に行え、駆動モータの回転軸をカップリング等を介してスクリューオーガの回転中心軸に直列状に連結すると共に、推進ジャッキの推進力を管体に伝達して管体を円滑に掘進させることができる。
【００１７】
また、請求項４に係る発明によれば、軌道下又は道路下に推進、埋設する地下構造物の前端開口部に刃口を装着し、この地下構造物の上床部の前方における刃口の上面前部に上記掘削装置を構成するスクリューオーガを内装した管体を複数本、並設する一方、この管体列の後端と上記地下構造物の上床部との間の刃口上に地下構造物の幅方向に往復移動可能な左右移動台車を配設し、この横移動台車上に管体内のスクリューオーガの回転駆動手段と地下構造物の上床部前面側の反力壁に推進反力を受止させて管体を推進させる推進手段とを備えた前後移動台車を配設しているので、各管体に対応させて回転駆動手段と推進手段とを刃口上に設置しておく必要はなく、一台の横移動台車を刃口上で横移動させて所定の管体後方側で停止し、この横移動台車上の回転駆動手段を該管体内のスクリューオーガの後端に連結したのち、推進手段である推進ジャッキを伸長させることにより、管体を順次、能率よく掘進させることができる。
【００１８】
この際、推進ジャッキの推進反力を地下構造物の上床部の前端面に確実且つ強固に受止させた状態にして回転駆動手段によりスクリューオーガを回転させながら各管体を推進させることができる。さらに、スクリューオーガのオーガ軸を上述したように作業員が出入り可能な中空管から形成しているので、管体の前端開口部に大径の礫が詰まった時には、管体の後端部側からオーガ軸内に入って礫の除去や破砕作業を行うことができるから、管体内からスクリューオーガを撤去することができない上記地下構造物の推進、埋設工法において最適に使用でき、地下構造物の推進、埋設作業が円滑かつ能率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１、図２において、掘削装置Ａは一定長さを有する断面矩形状の鋼管からなる管体１内にスクリューオーガ２を回転自在に配設し、このスクリューオーガ２を後述する回転駆動手段３によって回転させながら管体１を後述する推進ジャッキ4aからなる推進手段４によって推進させることにより、地中に掘進させるように構成している。管体１は一例として管壁の厚さが19mmで外径が900mm ×900mm 角の大きさに形成されてあり、この管体１内に配設された上記スクリューオーガ２としてはその中心軸であるオーガ軸2aを作業員が腹這い状態で出入り可能な内径、例えば、50mm程度の内径を有する中空管から形成している。
【００２０】
スクリューオーガ２は、上記オーガ軸2aの外周面に掘削土砂を後方に搬出するための螺旋羽根2bを一体に装着してこの螺旋羽根2bを上記管体１の内周面とオーガ軸2aの外周面間の空隙部によって形成されている掘削土砂搬出通路５内に突出させた状態で管体１内に回転自在に支持されていると共にオーガ軸2aの前端開口部にカッタヘッド2cを装着してなるものである。
【００２１】
このカッタヘッド2cは先鋭な先端側を前方に向けている円錐形状の全面閉鎖型のヘッドに形成されてあり、従って、オーガ軸2aの中空内部に土砂が侵入するのを阻止している。なお、このヘッタヘッド2cの円錐形状の外周面には上記螺旋羽根2bに連続した螺旋羽根部2b' を突設しているが、この螺旋羽根部2b' に代えて複数本の掘削ビットを突設しておいてもよく、また、その先鋭な先端部で切り開くことができる土質地盤の場合には掘削ビットを設けておく必要はない。
【００２２】
さらに、このカッタヘッド2cはその後端面の径をオーガ軸2aの開口前端面と同径に形成していると共に該後端部の適所をオーガ軸2aの開口端部にヒンジ６によって開閉自在に枢着してあり、このヒンジ６に対して直径方向に対向するカッタヘッド2cの後端部分とオーガ軸2aの開口端部とに互いに係合金具（図示せず）によって係脱自在に連結し、通常はシール材を介して閉止していると共に、オーガ軸2a内からこの係合金具の連結を解くことによって上記ヒンジ６を支点としてカッタヘッド2cを図３の仮想線で示すように前方に開放させるように構成している。なお、カッタヘッド2cはこのような前方に向けた円錐形状に形成することなく、垂直な円板形状に形成し、且つ、ヒンジ６による開閉手段ではなくその円板部分を開閉可能としておいてもよく、要するにオーガ軸前端を開閉可能な構造としておけばよい。
【００２３】
また、管体１の後端部における側壁部と回転停止状態でのオーガ軸2aの後端部における側壁部とに作業員が出入可能な出入口8A、8Bとを互いに連通状態で設けている。なお、これらの出入口8A、8Bに扉（図示せず）を開閉自在に設けている。
【００２４】
オーガ軸2aの後端開口部は、該開口端面に外周縁を一体に固着している円形端面板2a1 によって閉止されていると共にこの円形端面板2a1 の中心部に回転中心軸10を後方に向かって突設してあり、この回転中心軸10の後端と回転駆動手段３の回転軸の前端とをカップリング９を介して着脱自在に連結している。即ち、カップリング９における凹条部を設けた一半部9aとこの凹条部に係脱自在な凸条部を設けた他半部9bとを回転中心軸10の後端と回転駆動手段３の回転軸の前端とにそれぞれ固着している。なお、回転駆動手段３は回転駆動モータ3aと減速機3bとからなり、該回転駆動モータ3aの回転を減速機3bに伝達し、この減速機3bを介して回転中心軸10を回転駆動するように構成している。
【００２５】
上記オーガ軸2aを回転自在に内装している上記管体１は、その開口前端縁を上端から下端に向かって斜め後方に傾斜した刃先部1aに形成して該刃先部1a内にオーガ軸2aの上記カッタヘッド2cを前方に向かって臨ませてあり、さらに、この管体１の管壁後端下部に下方に向かって開口している土砂排出口11を設けている。また、管体１の後端開口部は上記オーガ軸2aと同様に、その開口端面に外周縁を一体に固着している円形端面板1bによって閉止されていると共にこの円形端面板1bの中心部に軸受12を固着し、この軸受12に上記オーガ軸2aの回転中心軸10を回転自在に支持している。
【００２６】
回転駆動手段３は管体１の後方に配設された前後移動台車17上にその回転駆動モータ3aの回転軸を前方に向けた状態で設置されてあり、さらに、この前後移動台車17の両側部上に推進手段４である推進ジャッキ4a、4aを前後方向に向けて設置し、これらの推進ジャッキ4a、4aの前端部を、前後移動台車17の前端部上に立設、固着している固定壁板18の両側端部に連結していると共に、推進ジャッキ4a、4aの後端側において、これらの推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドの先端間に推進力伝達部材となるスプレッダ19を一体に連結し、ピストンロッドを伸長させることによってこのスプレッダ19を後方の反力壁７に当接させ、前後移動台車17を前進させるように構成している。
【００２７】
このように構成した掘削装置Ａによって発進立坑Ｃ側から地盤中に管体１を推進させ、該管体１に内装しているスクリューオーガ２によって前方の地盤を掘削するには、管体１の後方に前後移動台車17を配設したのち、推進手段４の推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを伸長させることによりその後端のスプレッダ19を発進立坑Ｃの後壁面に接して設けている反力壁７に当接させ、この状態から更にピストンロッドを伸長させると、前後移動台車17が前進してこの前後移動台車17上に設置している回転駆動手段３の回転軸がカップリング９を介してスクリューオーガ２の後端回転中心軸10に直結する。
【００２８】
この状態にして回転駆動手段３の回転駆動モータ3aを作動させてスクリューオーガ２を回転させると共に推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドをさらに伸長させると、上記反力壁７に推進反力を支持させながらその推進力がスクリューオーガ２の回転中心軸10を支持している管体１に伝達されて前後移動台車17を前進させながら該管体１を推進させ、この管体１の刃先部1aとスクリューオーガ２の前端を構成しているカッタヘッド2cとにより前方の地盤を掘進する。掘削された土砂は、管体１の内周面とオーガ軸2aの外周面間の土砂搬送通路５を通じてスクリューオーガ２の螺旋羽根2bの回転により後方に搬送され、管体１の後端部に下方に向かって開口している土砂搬出口11から発進立坑Ｃ内に排出される。
【００２９】
こうして、管体１が一定長、掘進すると、推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを収縮させたのち、これらのピストンロッドと反力壁７との間に管体１の掘進長に相当した厚みの反力受け部材7aを介在させて再びピストンロッドを伸長することにより上記管体１をさらに一定長、掘進させ、これを繰り返すことによって管体１を全長に亘って地盤中に推進、埋設するものであるが、該管体１の掘進中に、管体１内の掘削土砂搬送通路５の開口端が大径の礫によって閉塞された場合、或いは、礫が該開口端に詰まった場合、一旦、スクリューオーガ２による掘削を停止してその礫の破砕、除去作業を行う。
【００３０】
この作業は、発進立坑Ｃ側側からこの管体１の管壁後端部における側壁部に設けている出入口8Aとオーガ軸2aの周壁後端部に設けている出入口8Bとを通じて作業員が該オーガ軸2a内に入って図３に示すようにオーガ軸2aの前端部にまで移動し、内側からカッタヘッド2cをヒンジ６を支点として前方に開放する。なお、このカッタヘッド2cは全面閉鎖型であるので、掘削時にもオーガ軸2a内には掘削土砂は取り込まれず、従って、作業員はオーガ軸2a内を容易にカッタヘッド2cまで進入することができる。
【００３１】
上記カッタヘッド2cを開放させて管体１と該オーガ軸2aとの前端間の掘削土砂搬送通路５の開口端に詰まっている大径の礫を破砕して掘削土砂搬送通路５内の螺旋羽根2bにより後方に搬送可能にし、また、破砕できない石等が存在している場合にはオーガ軸2a内に取り込み、このオーガ軸2a内を通じて後方に排除する。大径の礫等の破砕、排除作業が終了すると、カッタヘッド2cを閉じたのち作業員はオーガ軸2aと管体１との上記出入口8A、8Bを通じて発進立坑Ｃ側に退出し、再び、この管体１を推進させながらスクリューオーガ２を駆動して前方の地盤の掘削を行うものである。なお、地盤中に埋設すべき管体１による管路の長さが長い場合には、オーガ軸2aを内装している定尺の管体１を順次、継ぎ足しながら推進、埋設すればよい。
【００３２】
図４〜図９は上記構成の掘削装置Ａを使用して軌道下や道路下の地盤中に地下道となる地下構造物Ｂを埋設、構築する場合を示すもので、地下構造物Ｂは図４に示すように、その前端開口部に刃口13を装着している。この刃口13は上面台枠部13a と両側壁板部13b 、13b と下面壁面部13c とからなる正面矩形枠状に形成されていると共に両側壁板部13b 、13b の前端に形成している刃先を上端から下端に向かって斜め後方に傾斜した傾斜刃先に形成してあり、この刃口13の後端面に一体に設けている支持枠14を地下構造物Ｂの開口前端に固定してなるものである。なお、刃口13の上記上面台枠部13a は、地下構造物Ｂの上床部B1の厚みに相当する寸法だけその上面を下方に位置させた状態で地下構造物Ｂの上床部B1の下面の高さ位置から前方に水平に突出していると共に、該上面台枠部13a の両側壁板部13b 、13b 間の幅を地下構造物Ｂの幅に等しくしてこれらの両側壁板部13b 、13b の外側面を地下構造物Ｂの両側外面に面一状に連設させている。
【００３３】
そして、この刃口13の上記上面台枠部13a の前部上に上記掘削装置Ａにおける断面矩形状の鋼管からなる管体１の後端部下面を載置し、これらの管体１を複数本、図７、図８に示すように上面台枠部13a の全幅に亘って左右方向に並列していると共に、この管体列の後端面と地下構造物Ｂの上床部B1の前端面との間の刃口13の上面台枠部13a 上に地下構造物Ｂの幅方向にレール15を敷設し、このレール15上に左右移動台車16を往復移動可能に配設し、この左右移動台車16上に上記前後移動台車17を配設している。
【００３４】
また、上記全ての管体１の上壁面部1cの後端には図４〜図６に示すように、該後端から後方に向かって一定長さのテールルーフ板1c' を突設している。このテールルーフ板1c' は、その後端部下面を上記支持枠14の上端面からこの上端面に対して面一に形成している地下構造物Ｂの上床部B1の前端部上面に亘って前後摺動自在に支持させてあり、このテールルーフ板1c' によって上方の地盤の土砂が管体１と地下構造物Ｂの上床部B1との間の左右移動台車16の移動空間部23内に崩落するのを阻止している。このテールルーフ板1c' の横幅は、管体１の上壁面部1cの横幅に等しいかやや幅広く形成されていて、隣接する管体１、１のテールルーフ板1c' 、1c' の対向側端面同士を互いに近接若しくは摺動自在に接合させている。
【００３５】
なお、テールルーフ板1c' の上面と地下構造物Ｂの上床部B1の上面とが面一となるように、該上床部B1の前端部上面にテールルーフ板1c' の厚みに相当する段部24を形成し、この段部24に前後摺動自在に支持させている。この段部24の長さは推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドの伸長によって前進する管体１の一回当たりの前進長さよりも長く形成されている。また、テールルーフ板1c' の後端部を除く下面には該テールルーフ板1c' よりも狭幅の補強板25が一体に固定されてあり、この補強板25の後部下面を上記支持枠14から前方に向かって突設している支持片26に前後摺動自在に支持させ、テールルーフ板1c' が下方に撓むのを防止している。
【００３６】
上記前後移動台車17には上述したように、その中央前部に上記管体１内に装着したスクリューオーガ２の回転駆動手段３を設置していると共に両側部上に推進手段４である推進ジャッキ4a、4aを前後方向に向けて設置してこの推進ジャッキ4a、4aの前端を前後移動台車17の前端部上に立設している固定壁板18の両側部に連結している一方、これらの推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドの後端間にスプレッダ19を連結している。
【００３７】
さらに、図９に示すように、左右移動台車16の後端部上面にストッパ22を立設、固定している一方、上記スプレッダ19の下面に水平軸27の前後両端部を支持している前後ブラケット28、28を下方に向けて突設して、水平軸27を上記ストッパ22の上端部に前後方向に貫通している支持孔29に前後摺動移動可能に挿通させてあり、推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを伸長させた時には前側のブラケット28がストッパ22の前端面に当接する前にスプレッダ19が支持枠14（反力壁７）に当接する一方、推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを収縮させた際には、後側のブラケット28がストッパ22の後端面に当接してそれ以上、ピストンロッドの前方への移動を阻止し、ストッパ22を支点としてピストンロッドを収縮させて前後移動台車17を後退させるように構成している。
【００３８】
また、上記左右移動台車16の左右移動機構21は図５に示すように、該左右移動台車16の後端中央部に装着されている駆動モータ21a と、この駆動モータ21a の回転軸に固着しているピニオン21b と、上記地下構造物Ｂの上床部B1の前端面に当接している刃口13の支持枠14における上端部前面に地下構造物Ｂの横幅方向に水平に装着されたラック21c とからなり、上記ピニオン21b をこのラック21c に噛合させて駆動モータ21a の回転により左右移動台車16を地下構造物Ｂの上床部B1の前端面に沿って左右方向に移動させるように構成している。
【００３９】
このように構成したので、発進立坑Ｃ側に設置した上記地下構造物Ｂを到達立坑側に貫通するように推進、埋設するには、まず、この地下構造物Ｂの前端開口部に装着した刃口13の上面台枠部13a の前部上に並設している管体１を順次、推進させ、スクリューオーガ２を回転駆動させて前方の地盤を掘削しながら地中に埋入する。具体的には、左右移動機構21を作動させることによって左右移動台車16を所望の管体１の後方まで移動させてその位置で停止させ、次いで、推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを伸長させることによってその後端のスプレッダ19を地下構造物Ｂの上床部B1の前端面に重ね合わせている支持枠14の上端部前面に当接させ、この支持枠14を反力壁７としてさらにピストンロッドを伸長させると、左右移動台車16上の前後移動台車17が前進し、この前後移動台車17上に設置している回転駆動手段３の回転軸がカップリング９を介して上記スクリューオーガ２の回転中心軸10に連結する。
【００４０】
この状態にして回転駆動手段３の回転駆動モータ3aを作動させることによりスクリューオーガ２を回転させると共に推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドをさらに伸長させると、上記地下構造物Ｂの上床部B1に反力壁７である支持枠14を介してその推進反力を支持させながら推進力がスクリューオーガ２の回転中心軸10を支持している管体１に伝達されて該管体１を推進させ、スクリューオーガ２の前端カッタヘッド2cにより前方の地盤を掘進する。掘削された土砂は、管体１の内周面とオーガ軸2aの外周面間の土砂搬送通路５を通じてスクリューオーガ２の螺旋羽根2bの回転により後方に搬送され、管体１の後端部に下方に向かって開口している土砂搬出口11から刃口13内に落下する。
【００４１】
こうして、一本の管体１が一定長、掘進すると、推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを収縮させることにより、前後移動台車17を後退させてスクリューオーガ２と回転駆動手段３との連結を解く。即ち、ピストンロッドが収縮してその先端スプレッダ19が支持枠14から小間隔だけ離間すると、スプレッダ19の後端から垂下しているブラケット28が左右移動台車16の後端に突設しているストッパ22に当接してそれ以上の離間が阻止され、ストッパ22を支点として推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドの収縮により前後移動台車17が後退して、この前後移動台車17上の回転駆動手段３の回転軸とスクリューオーガ２の回転中心軸10とのカップリング９による連結を解く。
【００４２】
しかるのち、左右移動台車16を次の管体１の後方にまで移動させ、再び、上記同様にして推進ジャッキ4a、4aのピストンロッドを伸長させてスプレッダ19を地下構造物Ｂの上床部B1の前端面に支持枠14を介して受止させ、さらに、該ピストンロッドを伸長させて前後移動台車17を前進させることにより回転駆動手段３をスクリューオーガ２の回転中心軸10にカップリング９を介して連結し、この状態にしてスクリューオーガ２を回転させると共に管体１を推進させて該管体１を一定長、掘進させる。
【００４３】
以下、同様にして並列している全ての管体１を前後移動台車17上の回転駆動手段３と推進ジャッキ4a、4aとの作動によって一定長、掘進させたのち、地下構造物Ｂの後端面と発進立坑Ｃの後壁面間に介在させている複数本の地下構造物推進ジャッキ30のピストンロッドを伸長させることにより、地下構造物Ｂの前端面に装着した刃口13と共に地下構造物Ｂの前方の地盤を掘削しながら上記管体列の掘進長に等しい長さだけ地下構造物Ｂを地中に推進させる。掘削土砂は地下構造物Ｂ内を通じて発進立坑Ｃ側に排出する。
【００４４】
地下構造物Ｂの埋設施工時において、上記管体１の掘進中に管体１内の掘削土砂搬送通路５の開口端が大径の礫によって閉塞された場合、或いは、礫等が該開口端に詰まった場合、一旦、スクリューオーガ２による掘削を停止して作業員が地下構造物Ｂ側から管体１のテールルーフ板1c' によって被覆されている刃口13上の空間部23内を入り、さらに、この空間部23から管体１とスクリューオーガ２の中空のオーガ軸2aの管壁後端部に設けている出入口8A、8Bを通じて該オーガ軸2a内に入ってオーガ軸2aの前端部にまで移動し、上記実施の形態で述べたように、カッタヘッド2cを開放して礫の破砕、除去を行う。しかるのち、カッタヘッド2cを閉じて管体外に退出し、再び、この管体１を推進させながらスクリューオーガ２を駆動して前方の地盤の掘削を行う。
【００４５】
上記のように、前後移動台車17上の回転駆動手段３と推進手段４の推進ジャッキ4a、4aとの作動による全ての管体１を順次、一定長、掘進させる作業と、この管体列に後続する地下構造物Ｂを管体列の掘進長に等しい長さだけ推進させる作業とを繰り返し行うことにより、地下構造物Ｂを軌道下や道路下に該軌道や道路を横断するように埋設し、その両端開口部を発進側と到達側、即ち、軌道や道路の両側面間に貫通させた地下道を築造する。なお、地下構造物Ｂによって築造すべき地下道の長さが長い場合には、地下道の長さを複数分割した長さを有する地下構造物Ｃを順次、継ぎ足すように接続させながら推進、埋設させればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】前方地盤を掘削しながら管体を地中に埋設している状態の簡略縦断側面図。
【図２】その掘削装置部分の一部を横断した平面図。
【図３】中空オーガ軸内に作業員が進入している状態の簡略縦断側面図。
【図４】地下構造物の推進、埋設に使用した場合の簡略縦断側面図。
【図５】その要部の縦断側面図。
【図６】その背面図。
【図７】一本の管体を水平、埋設している状態の一部省略平面図。
【図８】並列した管体と地下構造物との関係を示す簡略正面図。
【図９】移動台車の後端側に設けているストッパ部分の側面図。
【符号の説明】
【００４７】
１ 管体
２ スクリューオーガ
2a オーガ軸
2b 螺旋羽根
2c カッタヘッド（オーガ軸前端）
３ 回転駆動手段
3a 駆動モータ
４ 推進手段
4a 推進ジャッキ
５ 掘削土砂搬送通路
8A、8B 出入口
９ カップリング
11 土砂排出口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーガ軸の外周面に螺旋羽根を装着してなるスクリューオーガを管体内に配設し、このスクリューオーガを回転させながら管体を地中に推進させることによって管体の前方地盤を掘進し、掘削した土砂を上記螺旋羽根により後方に搬出するように構成した掘削装置において、上記オーガ軸を作業員が出入り可能な径の中空管より形成していると共に、オーガ軸前端をオーガ軸内から開閉可能に構成していることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
管体の管壁後端部とオーガ軸の周壁後端部とに作業員の出入口を互いに連通状態で設けていることを特徴とする請求項１に記載の掘削装置。
【請求項３】
スクリューオーガの回転駆動手段は、駆動モータの回転軸の前端をスクリューオーガの後端中心軸に着脱自在に連結するように構成してなり、管体の推進手段は、該管体の後端部を押し進める推進ジャッキからなることを特徴とする請求項１に記載の掘削装置。
【請求項４】
軌道下又は道路下に推進、埋設する地下構造物の前端開口部に刃口を装着し、この地下構造物の上床部の前方における刃口の上面前部にスクリューオーガを内装している管体を複数本、並設する一方、この管体列の後端と上記地下構造物の上床部との間の刃口上に地下構造物の幅方向に往復移動可能な左右移動台車を配設し、この横移動台車上に管体内のスクリューオーガの回転駆動手段と地下構造物の上床部前面側の反力壁に推進反力を受止させて管体を推進させる推進手段とを備えた前後移動台車を配設していることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の掘削装置。
【請求項１】
オーガ軸の外周面に螺旋羽根を装着してなるスクリューオーガを管体内に配設し、このスクリューオーガを回転させながら管体を地中に推進させることによって管体の前方地盤を掘進し、掘削した土砂を上記螺旋羽根により後方に搬出するように構成した掘削装置において、上記オーガ軸を作業員が出入り可能な径の中空管より形成していると共に、オーガ軸前端をオーガ軸内から開閉可能に構成していることを特徴とする掘削装置。
【請求項２】
管体の管壁後端部とオーガ軸の周壁後端部とに作業員の出入口を互いに連通状態で設けていることを特徴とする請求項１に記載の掘削装置。
【請求項３】
スクリューオーガの回転駆動手段は、駆動モータの回転軸の前端をスクリューオーガの後端中心軸に着脱自在に連結するように構成してなり、管体の推進手段は、該管体の後端部を押し進める推進ジャッキからなることを特徴とする請求項１に記載の掘削装置。
【請求項４】
軌道下又は道路下に推進、埋設する地下構造物の前端開口部に刃口を装着し、この地下構造物の上床部の前方における刃口の上面前部にスクリューオーガを内装している管体を複数本、並設する一方、この管体列の後端と上記地下構造物の上床部との間の刃口上に地下構造物の幅方向に往復移動可能な左右移動台車を配設し、この横移動台車上に管体内のスクリューオーガの回転駆動手段と地下構造物の上床部前面側の反力壁に推進反力を受止させて管体を推進させる推進手段とを備えた前後移動台車を配設していることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の掘削装置。
【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２００６−１８３３１４（Ｐ２００６−１８３３１４Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７７３５９（Ｐ２００４−３７７３５９）
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
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