掘進機
【課題】 止水区間を掘進するときには、掘進機の後方から延設された配管を通じてチャンバ内に水や泥水を圧送することなく、チャンバ内の水圧を容易に調整することができる掘進機を提供することを課題とする。
【解決手段】 掘進機１であって、カッタ２と、筒体部１０と、カッタ２と筒体部１０の間に形成されたチャンバ３と、チャンバ３の排土手段であるスクリュコンベヤ４とを備え、筒体部１０の前部１１と後部１２とには、掘削壁面Ｂに定着可能なフロントサポート１１ｃ、メイングリッパ１２ｃが設けられ、後部１２には推進ジャッキ１５が設けられており、チャンバ３内はカッタ２側の加圧室３ｂと隔壁１１ａ側の調圧室３ｃとに分割され、加圧室３ｂと調圧室３ｃとの連通部３ｄが設けられているとともに、調圧室３ｃ内の気圧調整手段が設けられている。
【解決手段】 掘進機１であって、カッタ２と、筒体部１０と、カッタ２と筒体部１０の間に形成されたチャンバ３と、チャンバ３の排土手段であるスクリュコンベヤ４とを備え、筒体部１０の前部１１と後部１２とには、掘削壁面Ｂに定着可能なフロントサポート１１ｃ、メイングリッパ１２ｃが設けられ、後部１２には推進ジャッキ１５が設けられており、チャンバ３内はカッタ２側の加圧室３ｂと隔壁１１ａ側の調圧室３ｃとに分割され、加圧室３ｂと調圧室３ｃとの連通部３ｄが設けられているとともに、調圧室３ｃ内の気圧調整手段が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤内を掘進する掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤内を掘進する掘進機としては、図３に示すように、掘進方向の軸周りに回転可能なカッタ５２と、カッタ５２の後方に配置され、カッタ５２の駆動手段６４を有する筒体部６０と、カッタ５２と筒体部６０を閉塞している隔壁５３ａとの間に形成されたチャンバ５３と、チャンバ５３内から掘削土砂を排出するためのスクリュコンベヤ５４と、チャンバ５３内に連通している泥水供給管５５と、チャンバ５３内から泥水を排出するための排泥管５６とを備え、筒体部６０は、掘進方向に伸縮自在なスラストジャッキ６３によって連結された前部６１と後部６２とからなり、前部６１および後部６２には、トンネルの掘削壁面に定着可能なグリッパ６１ａ，６２ａが各々設けられ、後部６２には、掘進方向に伸縮自在な推進ジャッキ６５が設けられている掘進機５０がある。
【０００３】
そして、軟弱な地盤で地下水位を保つ必要がある区間（以下、「止水区間」という。）を前記掘進機５０が掘進するときには、泥水供給管５５からチャンバ５３内に泥水を供給し、チャンバ５３内を泥水で満たした状態にする。このとき、チャンバ５３内の泥水圧を地下水の水圧と同等あるいは多少高めに調整し、切羽面に圧力を付与することにより、地下水の流出を防いで水位を保つことができる。なお、前記掘進機５０を止水区間で前進させるには、掘進機５０後方に施工されたセグメントＣの前端面に推進ジャッキ６５の一端を当接させ、推進ジャッキ６５を伸長させることにより掘進機５０全体を前方に押し出している。
【０００４】
また、硬質な地盤で地下水位に影響を与えない区間（以下、「非止水区間」という。）を掘進するときには、切羽面に圧力を付与する必要がないため、チャンバ５３内を泥水で満たす必要がない。そして、前記掘進機５０を非止水区間で前進させるには、まず、筒体部６０の後部６２のメイングリッパ６２ａをトンネルの掘削壁面に圧着させ、スラストジャッキ６３を伸長させて前部６１を前方に押し出す。続いて、前部６１のフロントグリッパ６１ａを掘削壁面に圧着させるとともに、後部６２のメイングリッパ６２ａの圧着を解除し、スラストジャッキ６３を縮退させることにより後部６２を前方に引き寄せて、掘進機５０全体を前進させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このように、前記掘進機５０では、止水区間においては、セグメントＣに推進反力を取って掘進し、非止水区間ではグリッパ６１ａ，６２ａによって掘削壁面に推進反力を取ることができるため、非止水区間にセグメントＣを施工することなく、止水区間および非止水区間を連続して掘進することができる。
【特許文献１】特開平１１−００２０９７号公報（段落００１９〜００２３、図１）
【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、前記掘進機５０では、止水区間を掘進するときに、チャンバ５３内の泥水圧を地下水の水圧と同等あるいは多少高めに保つため、トンネルの基端部に設置した送水ポンプから泥水供給管５５を通じて泥水を圧送している。これにより、掘進機５０の掘進に伴って泥水供給管５５が延長されると、泥水供給管５５内の圧力損失による影響が大きくなるため、チャンバ５３内の泥水圧を所望の値に調整することが困難となり、地下水の水圧変化に対して早急に対応することができないという問題がある。
また、チャンバ５３と送水ポンプとの距離が遠くなるに連れて、送水ポンプの供給圧力を高める必要があるため、高出力の送水ポンプを用いなければチャンバ５３内の圧力を保つことができないという問題がある。
さらに、非止水区間を通過して止水区間を掘進する場合には、非止水区間でも泥水供給管５５を延長する必要があり、施工コストが増加するとともに、作業が煩雑になってしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、非止水区間にセグメントを施工することなく、止水区間および非止水区間を連続して掘進可能な掘進機において、止水区間を掘進するときに、掘進機の後方から延設された配管を通じてチャンバ内に水や泥水を圧送することなく、チャンバ内の水圧を容易に調整することができ、さらに、チャンバ内全体を水や泥水で満たすことなく、従来の掘進機と比べて少ない量の水や泥水によって、切羽面に圧力を付与することができる掘進機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、掘進機であって、掘進方向の軸周りに回転可能なカッタと、カッタの後方に配置され、カッタの駆動手段を有する筒体部と、カッタと筒体部を閉塞している隔壁との間に形成されたチャンバと、チャンバ内から掘削土砂を排出するための排土手段とを備え、筒体部は、掘進方向に伸縮自在な連結部材によって連結された前部と後部とからなり、前部および後部には、地盤の掘削壁面に定着可能な支持手段が各々設けられ、後部には、掘進方向に伸縮自在な推進部材が設けられており、チャンバ内は、区画壁によってカッタ側の加圧室と隔壁側の調圧室とに分割され、区画壁の下部には、加圧室内と調圧室内との連通部が設けられているとともに、調圧室内の気圧を調整する気圧調整手段が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
本発明の掘進機では、チャンバ内がカッタ側の加圧室と隔壁側の調圧室とに分割されており、加圧室内と調圧室内とを連通させる連通部が区画壁の下部に設けられているとともに、調圧室内の気圧調整手段が設けられている。そして、本発明の掘進機によって止水区間を掘進するときには、加圧室内を水や泥水で満たし、連通部を通じて調圧室内に水や泥水を流入させる。このとき、調圧室内の気圧を調整して、調圧室内の水圧を調整することにより、加圧室内の水圧を調整することができる。
このように、チャンバ内に設けられた調圧室内の気圧を調整することにより、カッタ後方の加圧室内の水圧を調整することができるため、掘進が進行した場合であっても、切羽面に付与する圧力を容易に所望の値に調整することができるとともに、地下水の水圧変化に対して早急に対応することができる。なお、調圧室内の気圧の調整は、例えば、調圧室内の水や泥水と空気層との間にダイヤフラムを設けることにより、調圧室内の気圧を正確に調整することができる。
また、チャンバ内全体を水や泥水で満たす必要がなくなり、泥水をチャンバ内に圧送する必要がないため、従来の掘進機と比べて少ない量の水や泥水によって、切羽面に圧力を付与することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の掘進機であって、排土手段として、スクリュコンベヤまたはベルトコンベヤが交換可能に設けられていることを特徴としている。
【００１１】
このように、本発明の掘進機では、排土手段として、スクリュコンベヤまたはベルトコンベヤが交換可能に設けられており、止水区間を掘進するときには、スクリュコンベヤによってチャンバ内から塑性流動化した掘削土砂を排出することができる。また、非止水区間を掘進するときには、スクリュコンベヤに比べて排土効率が高いベルトコンベヤに交換することにより、チャンバ内から掘削土砂を効率良く排出することができる。そのため、止水区間においては塑性流動化した掘削土砂を確実に排出し、非止水区間においては掘削土砂を効率良く排出しながら、止水区間および非止水区間を連続して掘進することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の掘進機であって、排土手段のスクリュコンベヤは、内部に取り込んだ掘削土砂に固化剤を注入する固化剤注入手段を備えていることを特徴としている。
【００１３】
このように、本発明の掘進機では、スクリュコンベヤ内に取り込んだ掘削土砂に固化剤を注入する固化剤注入手段を備えており、止水区間を掘進するときには、スクリュコンベヤ内で掘削土砂を適度に固めることができる。ここで、適度な固さとは、掘削土砂がスクリュコンベヤ内に詰まってスクリュの回転を妨げない程度の固さであるとともに、加圧状態のチャンバ内からスクリュコンベヤ内に流入した水や泥水を止水可能な程度の固さである。
そして、スクリュコンベヤ内で掘削土砂を適度に固めることにより、加圧状態のチャンバ内からスクリュコンベヤ内に流入した水や泥水が掘削土砂によって止水されるため、スクリュコンベヤの排出口から水や泥水が噴出してしまうことを防ぐことができる。
また、スクリュコンベヤから排出される掘削土砂が適度な固さになっており、この掘削土砂をベルトコンベヤや運搬台車によって掘削機の後方に搬送することができるため、排土効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、非止水区間にセグメントを施工することなく、止水区間および非止水区間を連続して掘進することで施工コストを削減することができる掘進機において、チャンバ内に設けられた調圧室内の気圧を調整することにより、カッタ後方の加圧室内の水圧を調整することができる。これにより、掘進が進行した場合であっても、切羽面に付与する圧力を容易に所望の値に調整することができるとともに、地下水の水圧変化に対して早急に対応することができ、さらに、チャンバ内全体を水や泥水で満たす必要がなく、従来の掘進機と比べて少ない量の水や泥水によって、切羽面に圧力を付与することができるため、施工効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の掘進機を示した図で、止水区間を掘進するときの側断面図である。図２は、本実施形態の掘進機を示した図で、非止水区間を掘進するときの側断面図である。
【００１６】
本実施形態の掘進機１は、図１および図２に示すように、山岳トンネルの施工に好適に用いられる装置であり、止水区間を掘進させる場合と非止水区間を掘進させる場合とで仕様を変更するように構成されている。本実施形態では、まず、図１に示す止水区間の仕様について説明し、その後、図２に示す非止水区間の仕様について説明する。
【００１７】
止水区間を掘進させるときの掘進機１は、図１に示すように、掘進方向の軸周りに回転可能なカッタ２と、カッタ２の後方に配置された円筒状の筒体部１０と、カッタ２と筒体部１０を閉塞している隔壁１１ａとの間に形成されたチャンバ３と、チャンバ３内から掘削土砂を排出するための排土手段であるスクリュコンベヤ４とを備えている。
【００１８】
この掘進機１では、カッタ２を掘進方向の軸周りに回転させ、カッタ２の前面に設けられた各ビット２ａ・・・によって切羽面Ａを掘削することができ、その掘削土砂をカッタ２の後面に設けられたバケット２ｂに取り込み、このバケット２ｂからチャンバ３内に投入された掘削土砂をスクリュコンベヤ４によって排出するように構成されている。
【００１９】
筒体部１０は、掘進方向に伸縮自在なスラストジャッキ１３によって連結された前部１１と後部１２とから構成され、前部１１の後端部に後部１２の前端部が内嵌されており、スラストジャッキ１３を伸縮させることにより、前部１１および後部１２が前後に移動し、筒体部１０が掘進方向に伸縮するように構成されている。
【００２０】
前部１１は、その内部に配置された隔壁１１ａによって閉塞されており、外周壁１１ｂの前端部は隔壁１１ａから前方に突出し、カッタ２の後面近傍まで延長されている。
また、隔壁１１ａの後面には、カッタ２を回転駆動させるための駆動モータおよび減速機からなる駆動手段１４が取り付けられており、この駆動手段１４の駆動力によってカッタ２の後面に設けられたリングギヤ（図示せず）を回転させることにより、カッタ２が掘削方向の軸周りに回転するように構成されている。
さらに、隔壁１１ａの後面には、スラストジャッキ１３の前端部が取り付けられている。
また、隔壁１１ａの前面には、外周壁１１ｂから外側に突出してトンネル（地盤）の掘削壁面Ｂに圧着可能なフロントサポート１１ｃ（請求項における「支持手段」）が設けられている。
【００２１】
後部１２は、その内部に配置された垂直壁１２ａによって閉塞されており、外周壁１２ｂの前端部は垂直壁１２ａから前方に突出して前部１１の後端部に内嵌されている。そして、前部１１の外周壁１１ｂと後部１２の外周壁１２ｂとは摺動可能となっている。
また、垂直壁１２ａの前面には、スラストジャッキ１３の後端部が取り付けられている。
後部１２の後端部には、掘進方向に伸縮自在なロッド１５ａを有する推進ジャッキ１５の基部１５ｂが取り付けられており、ロッド１５ａの先端部に取り付けられた支圧板１５ｃが、掘進機１の後方に施工されたセグメントＣの前端面に当接するように配置されている。なお、推進ジャッキ１５は、後部１２の外周に沿って等間隔に複数台が取り付けられている。
さらに、後部１２の後端部には、セグメントＣを掘削壁面Ｂに取り付けるためのエレクタ１６が設けられている。
また、垂直壁１２ａの後方には、外周壁１２ｂから外側に突出してトンネルの掘削壁面Ｂに圧着可能なメイングリッパ１２ｃ（請求項における「支持手段」）が設けられている。
【００２２】
チャンバ３は、その内部に設けられた区画壁３ａによって、カッタ２側の加圧室３ｂと隔壁１１ａ側の調圧室３ｃとに分割されており、区画壁３ａの下端部には、加圧室３ｂ内と調圧室３ｃ内との連通部３ｄが設けられている。
また、加圧室３ｂ内には、掘削土砂の塑性流動化を促進させる加泥材を注入する加泥材注入手段（図示せず）が設けられている。ここで、加泥材としては、例えば、セルロース系増粘材やポリアクリルアマイド系の凝集材を用いることができる。
さらに、調圧室３ｃ内には、後部１２内に設けられたコンプレッサからなる気圧調整手段（図示せず）の給排気口が連通しており、この気圧調整手段から圧縮空気を送り込むことにより、調圧室３ｃ内の気圧を高くすることができ、気圧調整手段の排気口を通じて空気を排出することにより、調圧室３ｃの気圧を低くすることができる。
【００２３】
スクリュコンベヤ４は、螺旋状の羽根を有するスクリュ４ａが円筒状の胴体部４ｂ内で軸周りに回転することにより、前端部の取込口４ｃから後端部の排出口４ｄに掘削土砂を搬送する排土手段である。このスクリュコンベヤ４では、掘削土砂を適度な固さにするための固化剤を注入する固化剤注入手段（図示せず）が胴体部４ｂの中間部に設けられている。なお、適度な固さとは、掘削土砂がスクリュコンベヤ４内に詰まってスクリュ４ａの回転を妨げない程度の固さであるとともに、チャンバ３内からスクリュコンベヤ４内に流入した水や泥水を止水可能な程度の固さである。
ここで、固化剤としては、例えば、チャンバ３内に注入した加泥材がセルロース系増粘材である場合には、アルカリ性ボラックスやポリリン酸であり、加泥材がポリアクリルアマイド系の凝集材である場合には、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）や酢酸等の酸性物質を用いることができる。
【００２４】
このスクリュコンベヤ４は、取込口４ｃから排出口４ｄに向けて斜め上方に配置されており、取込口４ｃがチャンバ３の加圧室３ｂ内に配置され、区画壁３ａの連通部３ｄ、隔壁１１ａおよび垂直壁１２ａの開口部を通過して、排出口４ｄが筒体部１０の後方に配置されている。また、排出口４ｄの下方には、掘削土砂を運搬するトラック等の待機場所まで延設された坑内用ベルトコンベヤ１７の前端部が配置されている。
【００２５】
次に、非止水区間を掘進させるときの掘進機１について説明する。
掘進機１を非止水区間で掘進させるときには、図２に示すように、前記掘進機１のスクリュコンベヤ４（図１参照）を取込用ベルトコンベヤ５に交換し、連通部３ｄを蓋等によって閉塞することにより、その仕様を変更することができる。
【００２６】
非止水区間を掘進させるときの掘進機１において、取込用ベルトコンベヤ５の前端部５ａはカッタ２の後面の略中央部近傍に配置され、後端部５ｂは、区画壁３ａ、隔壁１１ａおよび垂直壁１２ａの開口部を通過して筒体部１０の後部１２内に配置されている。また、取込用ベルトコンベヤ５の前端部５ａには、カッタ２のバケット２ｂから掘削土砂が投入されるホッパシュート５ｃが取り付けられており、このホッパシュート５ｃを介して、取込用ベルトコンベヤ５の前端部に掘削土砂が載置される。さらに、取込用ベルトコンベヤ５の後端部５ｂの下方には坑内用ベルトコンベヤ１７の前端部が配置されている。
【００２７】
なお、区画壁３ａ、隔壁１１ａおよび垂直壁１２ａには、スクリュコンベヤ４または取込用ベルトコンベヤ５を通過させるための開口部が設けられており、スクリュコンベヤ４と取込用ベルトコンベヤ５とを交換したときには、使用されない開口部は蓋等により閉塞されている。
【００２８】
次に、前記掘進機１を用いて止水区間および非止水区間を掘削する手順について説明する。
まず、掘進機１を止水区間で掘進させるときには、図１に示すように、排土手段としてスクリュコンベヤ４を取り付けた後に、カッタ２の前面が切羽面Ａに当接するように掘進機１を配置する。
【００２９】
また、切羽面Ａからカッタ２を通じてチャンバ３内に流入した泥水によって加圧室３ｂ内を満たすとともに、連通部３ｄを通じて調圧室３ｃ内に泥水を流入させる。そして、後部１２の気圧調整手段（図示せず）によって、調圧室３ｃ内の気圧を調整することにより、調圧室３ｃ内の泥水位を調整する。なお、調圧室３ｃ内の泥水と空気層との間にダイヤフラム３ｅを設けることにより、調圧室３ｃ内の気圧を正確に調整することができる。
このとき、調圧室３ｃ内の気圧を高くして、調圧室３ｃ内の泥水圧を高くすれば、加圧室３ｂ内の泥水圧が高くなり、調圧室３ｃ内の気圧を低くして、調圧室３ｃ内の泥水圧を低くすれば、加圧室３ｂ内の泥水圧が低くなる。すなわち、調圧室３ｃ内の気圧を調整することにより、加圧室３ｂ内の泥水圧を調整することができる。
そして、加圧室３ｂ内の泥水圧を地下水の水圧と同等あるいは多少高めに調整し、カッタ２から切羽面Ａに圧力を付与することにより、地下水の流出を防ぐことができ、止水区間における地下水の水位を保つことができる。
【００３０】
その後、カッタ２を駆動手段１４の駆動力によって回転させ、各ビット２ａ・・・によって切羽面Ａを掘削する。
切羽面Ａの掘削によりカッタ２のバケット２ｂに取り込まれた掘削土砂は、バケット２ｂからチャンバ３内に投入される。このとき、チャンバ３内では、加泥材注入手段（図示せず）から加泥材が注入され、掘削土砂の塑性流動化が促進される。
【００３１】
さらに、掘削土砂はスクリュコンベヤ４の取込口４ｃから取り込まれる。このとき、掘削土砂は塑性流動化されているため、スクリュコンベヤ４のスクリュ４ａに付着することなく円滑に搬送され、スクリュコンベヤ４の中間部では、固化剤注入手段（図示せず）から注入された固化剤によって適度に固まる。これにより、加圧状態の加圧室３ｂ内からスクリュコンベヤ４内に流入した泥水が、固化した掘削土砂によって止水されるため、スクリュコンベヤ４の排出口４ｄから泥水が噴出することがない。
また、スクリュコンベヤ４から排出された掘削土砂は適度な固さになっているため、この掘削土砂を坑内用ベルトコンベヤ１７によって搬送することができる。
【００３２】
一方、掘進機１の後方では、地盤の崩落や、トンネル内への漏水を防ぐために、エレクタ１６を用いて掘削壁面ＢにセグメントＣを配置し、セグメントＣと掘削壁面Ｂとの間に裏込注入を行う。
そして、掘進機１を前進させるときには、掘進機１の後方に施工されたセグメントＣの前端面に推進ジャッキ１５の支圧板１５ｃを当接させ、ロッド１５ａを伸長させることにより掘進機１全体をセグメントＣ一枚分の距離だけ前方に押し出す。その後、ロッド１５ａを縮退させ、支圧板１５ｃと既設のセグメントＣとの間に新たなセグメントＣを施工する。
【００３３】
次に、非止水区間を掘進するときには、スクリュコンベヤ４を取り外して、図２に示すように、取込用ベルトコンベヤ５を取り付ける。なお、非止水区間では、切羽面Ａに圧力を付与する必要がないため、チャンバ３の加圧室３ｂ内を泥水で満たす必要がない。
【００３４】
そして、切羽面Ａの掘削によりカッタ２のバケット２ｂに取り込まれた掘削土砂は、バケット２ｂからホッパシュート５ｃ内に投入され、取込用ベルトコンベヤ５によって排出される。さらに、取込用ベルトコンベヤ５の後端部５ｂから坑内用ベルトコンベヤ１７に投入されて掘削機１の後方に搬送される。
一方、掘進機１の後方では、地盤の崩落を防ぐために支保工Ｈが順次に施工される。
【００３５】
掘進機１を非止水区間で前進させるには、まず、筒体部１０の後部１２のメイングリッパ１２ｃをトンネルの掘削壁面Ｂに圧着させ、スラストジャッキ１３を伸長させて前部１１を前方に押し出す。続いて、前部１１のフロントサポート１１ｃを掘削壁面Ｂに圧着させるとともに、後部１２のメイングリッパ１２ｃの圧着を解除し、スラストジャッキ１３を縮退させることにより後部１２を前方に引き寄せて、掘進機１全体を前進させることができる。
【００３６】
このように、本実施形態の掘進機１では、図１および図２に示すように、止水区間においては、セグメントＣに推進反力を取って掘進し、非止水区間ではフロントサポート１１ｃおよびメイングリッパ１２ｃによって掘削壁面Ｂに推進反力を取ることができるため、非止水区間にセグメントＣを施工することなく、止水区間および非止水区間を連続して掘進することができ、施工コストを削減することができる。
【００３７】
また、調圧室３ｃ内の気圧を調整することにより、カッタ２後方の加圧室３ｂ内の泥水圧を調整することができるため、掘進が進行した場合であっても、切羽面Ａに付与する圧力を容易に所望の値に調整することができるとともに、地下水の水圧変化に対して早急に対応することができ、施工効率を高めることができる。
さらに、チャンバ３内全体を水や泥水で満たす必要がなく、従来の掘進機と比べて少ない量の水や泥水によって、切羽面Ａに圧力を付与することができるため、施工効率を高めることができる。
【００３８】
また、チャンバ３の排土手段として、スクリュコンベヤ４または取込用ベルトコンベヤ５が交換可能に設けられており、止水区間を掘進するときには、スクリュコンベヤ４によって塑性流動化した掘削土砂を排出することができる。そして、非止水区間を掘進するときには、スクリュコンベヤ４に比べて排土効率が高い取込用ベルトコンベヤ５に交換することにより、掘削土砂を効率良く排出することができる。そのため、止水区間においては塑性流動化した掘削土砂を確実に排出し、非止水区間においては掘削土砂を効率良く排出しながら、止水区間および非止水区間を連続して掘進することができる。
【００３９】
また、スクリュコンベヤ４の固化剤注入手段（図示せず）によって、スクリュコンベヤ４内で掘削土砂を適度に固めることができ、加圧状態のチャンバ３内からスクリュコンベヤ４内に流入した泥水が掘削土砂によって止水されるため、スクリュコンベヤ４の排出口４ｄから泥水が噴出してしまうことを防ぐことができる。さらに、スクリュコンベヤ４から排出される掘削土砂が適度な固さになっているため、この掘削土砂を坑内用ベルトコンベヤによって搬送することができ、排土効率を高めることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、本実施形態では、切羽面Ａからチャンバ３内に流入した泥水によって加圧室３ｂ内を満たしているが、チャンバ３内に泥水や水を供給する給水手段を設けてもよい。なお、加圧室３ｂ内の水圧は、調圧室３ｃ内の気圧によって調整されるため、給水手段は泥水や水を圧送する必要がなく、簡易な構成にすることができる。
【００４１】
また、スクリュコンベヤ４または取込用ベルトコンベヤ５から排出された掘削土砂を坑内用ベルトコンベヤ１７によって搬送しているが、掘削土砂を効率良く搬送することができるのであれば、その構成は限定されるものではなく、運搬台車や連続ベルトコンベヤ等を用いて搬送してもよい。
【００４２】
さらに、あらかじめ止水区間の位置を把握している場合には、非止水区間を掘進している掘進機１が止水区間に到達する前に、掘進機１の後方にセグメントＣを施工し、セグメントＣに推進反力を取った状態で、止水区間に進入するように構成してもよい。なお、止水区間の位置を把握していない場合には、切羽面Ａ前方のボーリング探査を行うことにより、止水区間を把握することができる。
【００４３】
また、非止水区間を掘進しているときに、突発的に止水区間を掘進する場合には、吹付コンクリートやロックボルト等により支保工を補強し、この支保工に推進反力を取って掘進させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態の掘進機を示した図で、止水区間を掘進するときの側断面図である。
【図２】本実施形態の掘進機を示した図で、非止水区間を掘進するときの側断面図である。
【図３】従来の掘進機を示した側断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 掘進機
２ カッタ
３ チャンバ
３ａ 区画壁
３ｂ 加圧室
３ｃ 調圧室
３ｄ 連通部
４ スクリュコンベヤ
５ 取込用ベルトコンベヤ
１０ 筒体部
１１ 前部
１１ａ 隔壁
１２ 後部
１２ｃ メイングリッパ
１３ スラストジャッキ
１４ 駆動手段
１５ 推進ジャッキ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤内を掘進する掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤内を掘進する掘進機としては、図３に示すように、掘進方向の軸周りに回転可能なカッタ５２と、カッタ５２の後方に配置され、カッタ５２の駆動手段６４を有する筒体部６０と、カッタ５２と筒体部６０を閉塞している隔壁５３ａとの間に形成されたチャンバ５３と、チャンバ５３内から掘削土砂を排出するためのスクリュコンベヤ５４と、チャンバ５３内に連通している泥水供給管５５と、チャンバ５３内から泥水を排出するための排泥管５６とを備え、筒体部６０は、掘進方向に伸縮自在なスラストジャッキ６３によって連結された前部６１と後部６２とからなり、前部６１および後部６２には、トンネルの掘削壁面に定着可能なグリッパ６１ａ，６２ａが各々設けられ、後部６２には、掘進方向に伸縮自在な推進ジャッキ６５が設けられている掘進機５０がある。
【０００３】
そして、軟弱な地盤で地下水位を保つ必要がある区間（以下、「止水区間」という。）を前記掘進機５０が掘進するときには、泥水供給管５５からチャンバ５３内に泥水を供給し、チャンバ５３内を泥水で満たした状態にする。このとき、チャンバ５３内の泥水圧を地下水の水圧と同等あるいは多少高めに調整し、切羽面に圧力を付与することにより、地下水の流出を防いで水位を保つことができる。なお、前記掘進機５０を止水区間で前進させるには、掘進機５０後方に施工されたセグメントＣの前端面に推進ジャッキ６５の一端を当接させ、推進ジャッキ６５を伸長させることにより掘進機５０全体を前方に押し出している。
【０００４】
また、硬質な地盤で地下水位に影響を与えない区間（以下、「非止水区間」という。）を掘進するときには、切羽面に圧力を付与する必要がないため、チャンバ５３内を泥水で満たす必要がない。そして、前記掘進機５０を非止水区間で前進させるには、まず、筒体部６０の後部６２のメイングリッパ６２ａをトンネルの掘削壁面に圧着させ、スラストジャッキ６３を伸長させて前部６１を前方に押し出す。続いて、前部６１のフロントグリッパ６１ａを掘削壁面に圧着させるとともに、後部６２のメイングリッパ６２ａの圧着を解除し、スラストジャッキ６３を縮退させることにより後部６２を前方に引き寄せて、掘進機５０全体を前進させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このように、前記掘進機５０では、止水区間においては、セグメントＣに推進反力を取って掘進し、非止水区間ではグリッパ６１ａ，６２ａによって掘削壁面に推進反力を取ることができるため、非止水区間にセグメントＣを施工することなく、止水区間および非止水区間を連続して掘進することができる。
【特許文献１】特開平１１−００２０９７号公報（段落００１９〜００２３、図１）
【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、前記掘進機５０では、止水区間を掘進するときに、チャンバ５３内の泥水圧を地下水の水圧と同等あるいは多少高めに保つため、トンネルの基端部に設置した送水ポンプから泥水供給管５５を通じて泥水を圧送している。これにより、掘進機５０の掘進に伴って泥水供給管５５が延長されると、泥水供給管５５内の圧力損失による影響が大きくなるため、チャンバ５３内の泥水圧を所望の値に調整することが困難となり、地下水の水圧変化に対して早急に対応することができないという問題がある。
また、チャンバ５３と送水ポンプとの距離が遠くなるに連れて、送水ポンプの供給圧力を高める必要があるため、高出力の送水ポンプを用いなければチャンバ５３内の圧力を保つことができないという問題がある。
さらに、非止水区間を通過して止水区間を掘進する場合には、非止水区間でも泥水供給管５５を延長する必要があり、施工コストが増加するとともに、作業が煩雑になってしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、非止水区間にセグメントを施工することなく、止水区間および非止水区間を連続して掘進可能な掘進機において、止水区間を掘進するときに、掘進機の後方から延設された配管を通じてチャンバ内に水や泥水を圧送することなく、チャンバ内の水圧を容易に調整することができ、さらに、チャンバ内全体を水や泥水で満たすことなく、従来の掘進機と比べて少ない量の水や泥水によって、切羽面に圧力を付与することができる掘進機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、掘進機であって、掘進方向の軸周りに回転可能なカッタと、カッタの後方に配置され、カッタの駆動手段を有する筒体部と、カッタと筒体部を閉塞している隔壁との間に形成されたチャンバと、チャンバ内から掘削土砂を排出するための排土手段とを備え、筒体部は、掘進方向に伸縮自在な連結部材によって連結された前部と後部とからなり、前部および後部には、地盤の掘削壁面に定着可能な支持手段が各々設けられ、後部には、掘進方向に伸縮自在な推進部材が設けられており、チャンバ内は、区画壁によってカッタ側の加圧室と隔壁側の調圧室とに分割され、区画壁の下部には、加圧室内と調圧室内との連通部が設けられているとともに、調圧室内の気圧を調整する気圧調整手段が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
本発明の掘進機では、チャンバ内がカッタ側の加圧室と隔壁側の調圧室とに分割されており、加圧室内と調圧室内とを連通させる連通部が区画壁の下部に設けられているとともに、調圧室内の気圧調整手段が設けられている。そして、本発明の掘進機によって止水区間を掘進するときには、加圧室内を水や泥水で満たし、連通部を通じて調圧室内に水や泥水を流入させる。このとき、調圧室内の気圧を調整して、調圧室内の水圧を調整することにより、加圧室内の水圧を調整することができる。
このように、チャンバ内に設けられた調圧室内の気圧を調整することにより、カッタ後方の加圧室内の水圧を調整することができるため、掘進が進行した場合であっても、切羽面に付与する圧力を容易に所望の値に調整することができるとともに、地下水の水圧変化に対して早急に対応することができる。なお、調圧室内の気圧の調整は、例えば、調圧室内の水や泥水と空気層との間にダイヤフラムを設けることにより、調圧室内の気圧を正確に調整することができる。
また、チャンバ内全体を水や泥水で満たす必要がなくなり、泥水をチャンバ内に圧送する必要がないため、従来の掘進機と比べて少ない量の水や泥水によって、切羽面に圧力を付与することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の掘進機であって、排土手段として、スクリュコンベヤまたはベルトコンベヤが交換可能に設けられていることを特徴としている。
【００１１】
このように、本発明の掘進機では、排土手段として、スクリュコンベヤまたはベルトコンベヤが交換可能に設けられており、止水区間を掘進するときには、スクリュコンベヤによってチャンバ内から塑性流動化した掘削土砂を排出することができる。また、非止水区間を掘進するときには、スクリュコンベヤに比べて排土効率が高いベルトコンベヤに交換することにより、チャンバ内から掘削土砂を効率良く排出することができる。そのため、止水区間においては塑性流動化した掘削土砂を確実に排出し、非止水区間においては掘削土砂を効率良く排出しながら、止水区間および非止水区間を連続して掘進することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の掘進機であって、排土手段のスクリュコンベヤは、内部に取り込んだ掘削土砂に固化剤を注入する固化剤注入手段を備えていることを特徴としている。
【００１３】
このように、本発明の掘進機では、スクリュコンベヤ内に取り込んだ掘削土砂に固化剤を注入する固化剤注入手段を備えており、止水区間を掘進するときには、スクリュコンベヤ内で掘削土砂を適度に固めることができる。ここで、適度な固さとは、掘削土砂がスクリュコンベヤ内に詰まってスクリュの回転を妨げない程度の固さであるとともに、加圧状態のチャンバ内からスクリュコンベヤ内に流入した水や泥水を止水可能な程度の固さである。
そして、スクリュコンベヤ内で掘削土砂を適度に固めることにより、加圧状態のチャンバ内からスクリュコンベヤ内に流入した水や泥水が掘削土砂によって止水されるため、スクリュコンベヤの排出口から水や泥水が噴出してしまうことを防ぐことができる。
また、スクリュコンベヤから排出される掘削土砂が適度な固さになっており、この掘削土砂をベルトコンベヤや運搬台車によって掘削機の後方に搬送することができるため、排土効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、非止水区間にセグメントを施工することなく、止水区間および非止水区間を連続して掘進することで施工コストを削減することができる掘進機において、チャンバ内に設けられた調圧室内の気圧を調整することにより、カッタ後方の加圧室内の水圧を調整することができる。これにより、掘進が進行した場合であっても、切羽面に付与する圧力を容易に所望の値に調整することができるとともに、地下水の水圧変化に対して早急に対応することができ、さらに、チャンバ内全体を水や泥水で満たす必要がなく、従来の掘進機と比べて少ない量の水や泥水によって、切羽面に圧力を付与することができるため、施工効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の掘進機を示した図で、止水区間を掘進するときの側断面図である。図２は、本実施形態の掘進機を示した図で、非止水区間を掘進するときの側断面図である。
【００１６】
本実施形態の掘進機１は、図１および図２に示すように、山岳トンネルの施工に好適に用いられる装置であり、止水区間を掘進させる場合と非止水区間を掘進させる場合とで仕様を変更するように構成されている。本実施形態では、まず、図１に示す止水区間の仕様について説明し、その後、図２に示す非止水区間の仕様について説明する。
【００１７】
止水区間を掘進させるときの掘進機１は、図１に示すように、掘進方向の軸周りに回転可能なカッタ２と、カッタ２の後方に配置された円筒状の筒体部１０と、カッタ２と筒体部１０を閉塞している隔壁１１ａとの間に形成されたチャンバ３と、チャンバ３内から掘削土砂を排出するための排土手段であるスクリュコンベヤ４とを備えている。
【００１８】
この掘進機１では、カッタ２を掘進方向の軸周りに回転させ、カッタ２の前面に設けられた各ビット２ａ・・・によって切羽面Ａを掘削することができ、その掘削土砂をカッタ２の後面に設けられたバケット２ｂに取り込み、このバケット２ｂからチャンバ３内に投入された掘削土砂をスクリュコンベヤ４によって排出するように構成されている。
【００１９】
筒体部１０は、掘進方向に伸縮自在なスラストジャッキ１３によって連結された前部１１と後部１２とから構成され、前部１１の後端部に後部１２の前端部が内嵌されており、スラストジャッキ１３を伸縮させることにより、前部１１および後部１２が前後に移動し、筒体部１０が掘進方向に伸縮するように構成されている。
【００２０】
前部１１は、その内部に配置された隔壁１１ａによって閉塞されており、外周壁１１ｂの前端部は隔壁１１ａから前方に突出し、カッタ２の後面近傍まで延長されている。
また、隔壁１１ａの後面には、カッタ２を回転駆動させるための駆動モータおよび減速機からなる駆動手段１４が取り付けられており、この駆動手段１４の駆動力によってカッタ２の後面に設けられたリングギヤ（図示せず）を回転させることにより、カッタ２が掘削方向の軸周りに回転するように構成されている。
さらに、隔壁１１ａの後面には、スラストジャッキ１３の前端部が取り付けられている。
また、隔壁１１ａの前面には、外周壁１１ｂから外側に突出してトンネル（地盤）の掘削壁面Ｂに圧着可能なフロントサポート１１ｃ（請求項における「支持手段」）が設けられている。
【００２１】
後部１２は、その内部に配置された垂直壁１２ａによって閉塞されており、外周壁１２ｂの前端部は垂直壁１２ａから前方に突出して前部１１の後端部に内嵌されている。そして、前部１１の外周壁１１ｂと後部１２の外周壁１２ｂとは摺動可能となっている。
また、垂直壁１２ａの前面には、スラストジャッキ１３の後端部が取り付けられている。
後部１２の後端部には、掘進方向に伸縮自在なロッド１５ａを有する推進ジャッキ１５の基部１５ｂが取り付けられており、ロッド１５ａの先端部に取り付けられた支圧板１５ｃが、掘進機１の後方に施工されたセグメントＣの前端面に当接するように配置されている。なお、推進ジャッキ１５は、後部１２の外周に沿って等間隔に複数台が取り付けられている。
さらに、後部１２の後端部には、セグメントＣを掘削壁面Ｂに取り付けるためのエレクタ１６が設けられている。
また、垂直壁１２ａの後方には、外周壁１２ｂから外側に突出してトンネルの掘削壁面Ｂに圧着可能なメイングリッパ１２ｃ（請求項における「支持手段」）が設けられている。
【００２２】
チャンバ３は、その内部に設けられた区画壁３ａによって、カッタ２側の加圧室３ｂと隔壁１１ａ側の調圧室３ｃとに分割されており、区画壁３ａの下端部には、加圧室３ｂ内と調圧室３ｃ内との連通部３ｄが設けられている。
また、加圧室３ｂ内には、掘削土砂の塑性流動化を促進させる加泥材を注入する加泥材注入手段（図示せず）が設けられている。ここで、加泥材としては、例えば、セルロース系増粘材やポリアクリルアマイド系の凝集材を用いることができる。
さらに、調圧室３ｃ内には、後部１２内に設けられたコンプレッサからなる気圧調整手段（図示せず）の給排気口が連通しており、この気圧調整手段から圧縮空気を送り込むことにより、調圧室３ｃ内の気圧を高くすることができ、気圧調整手段の排気口を通じて空気を排出することにより、調圧室３ｃの気圧を低くすることができる。
【００２３】
スクリュコンベヤ４は、螺旋状の羽根を有するスクリュ４ａが円筒状の胴体部４ｂ内で軸周りに回転することにより、前端部の取込口４ｃから後端部の排出口４ｄに掘削土砂を搬送する排土手段である。このスクリュコンベヤ４では、掘削土砂を適度な固さにするための固化剤を注入する固化剤注入手段（図示せず）が胴体部４ｂの中間部に設けられている。なお、適度な固さとは、掘削土砂がスクリュコンベヤ４内に詰まってスクリュ４ａの回転を妨げない程度の固さであるとともに、チャンバ３内からスクリュコンベヤ４内に流入した水や泥水を止水可能な程度の固さである。
ここで、固化剤としては、例えば、チャンバ３内に注入した加泥材がセルロース系増粘材である場合には、アルカリ性ボラックスやポリリン酸であり、加泥材がポリアクリルアマイド系の凝集材である場合には、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）や酢酸等の酸性物質を用いることができる。
【００２４】
このスクリュコンベヤ４は、取込口４ｃから排出口４ｄに向けて斜め上方に配置されており、取込口４ｃがチャンバ３の加圧室３ｂ内に配置され、区画壁３ａの連通部３ｄ、隔壁１１ａおよび垂直壁１２ａの開口部を通過して、排出口４ｄが筒体部１０の後方に配置されている。また、排出口４ｄの下方には、掘削土砂を運搬するトラック等の待機場所まで延設された坑内用ベルトコンベヤ１７の前端部が配置されている。
【００２５】
次に、非止水区間を掘進させるときの掘進機１について説明する。
掘進機１を非止水区間で掘進させるときには、図２に示すように、前記掘進機１のスクリュコンベヤ４（図１参照）を取込用ベルトコンベヤ５に交換し、連通部３ｄを蓋等によって閉塞することにより、その仕様を変更することができる。
【００２６】
非止水区間を掘進させるときの掘進機１において、取込用ベルトコンベヤ５の前端部５ａはカッタ２の後面の略中央部近傍に配置され、後端部５ｂは、区画壁３ａ、隔壁１１ａおよび垂直壁１２ａの開口部を通過して筒体部１０の後部１２内に配置されている。また、取込用ベルトコンベヤ５の前端部５ａには、カッタ２のバケット２ｂから掘削土砂が投入されるホッパシュート５ｃが取り付けられており、このホッパシュート５ｃを介して、取込用ベルトコンベヤ５の前端部に掘削土砂が載置される。さらに、取込用ベルトコンベヤ５の後端部５ｂの下方には坑内用ベルトコンベヤ１７の前端部が配置されている。
【００２７】
なお、区画壁３ａ、隔壁１１ａおよび垂直壁１２ａには、スクリュコンベヤ４または取込用ベルトコンベヤ５を通過させるための開口部が設けられており、スクリュコンベヤ４と取込用ベルトコンベヤ５とを交換したときには、使用されない開口部は蓋等により閉塞されている。
【００２８】
次に、前記掘進機１を用いて止水区間および非止水区間を掘削する手順について説明する。
まず、掘進機１を止水区間で掘進させるときには、図１に示すように、排土手段としてスクリュコンベヤ４を取り付けた後に、カッタ２の前面が切羽面Ａに当接するように掘進機１を配置する。
【００２９】
また、切羽面Ａからカッタ２を通じてチャンバ３内に流入した泥水によって加圧室３ｂ内を満たすとともに、連通部３ｄを通じて調圧室３ｃ内に泥水を流入させる。そして、後部１２の気圧調整手段（図示せず）によって、調圧室３ｃ内の気圧を調整することにより、調圧室３ｃ内の泥水位を調整する。なお、調圧室３ｃ内の泥水と空気層との間にダイヤフラム３ｅを設けることにより、調圧室３ｃ内の気圧を正確に調整することができる。
このとき、調圧室３ｃ内の気圧を高くして、調圧室３ｃ内の泥水圧を高くすれば、加圧室３ｂ内の泥水圧が高くなり、調圧室３ｃ内の気圧を低くして、調圧室３ｃ内の泥水圧を低くすれば、加圧室３ｂ内の泥水圧が低くなる。すなわち、調圧室３ｃ内の気圧を調整することにより、加圧室３ｂ内の泥水圧を調整することができる。
そして、加圧室３ｂ内の泥水圧を地下水の水圧と同等あるいは多少高めに調整し、カッタ２から切羽面Ａに圧力を付与することにより、地下水の流出を防ぐことができ、止水区間における地下水の水位を保つことができる。
【００３０】
その後、カッタ２を駆動手段１４の駆動力によって回転させ、各ビット２ａ・・・によって切羽面Ａを掘削する。
切羽面Ａの掘削によりカッタ２のバケット２ｂに取り込まれた掘削土砂は、バケット２ｂからチャンバ３内に投入される。このとき、チャンバ３内では、加泥材注入手段（図示せず）から加泥材が注入され、掘削土砂の塑性流動化が促進される。
【００３１】
さらに、掘削土砂はスクリュコンベヤ４の取込口４ｃから取り込まれる。このとき、掘削土砂は塑性流動化されているため、スクリュコンベヤ４のスクリュ４ａに付着することなく円滑に搬送され、スクリュコンベヤ４の中間部では、固化剤注入手段（図示せず）から注入された固化剤によって適度に固まる。これにより、加圧状態の加圧室３ｂ内からスクリュコンベヤ４内に流入した泥水が、固化した掘削土砂によって止水されるため、スクリュコンベヤ４の排出口４ｄから泥水が噴出することがない。
また、スクリュコンベヤ４から排出された掘削土砂は適度な固さになっているため、この掘削土砂を坑内用ベルトコンベヤ１７によって搬送することができる。
【００３２】
一方、掘進機１の後方では、地盤の崩落や、トンネル内への漏水を防ぐために、エレクタ１６を用いて掘削壁面ＢにセグメントＣを配置し、セグメントＣと掘削壁面Ｂとの間に裏込注入を行う。
そして、掘進機１を前進させるときには、掘進機１の後方に施工されたセグメントＣの前端面に推進ジャッキ１５の支圧板１５ｃを当接させ、ロッド１５ａを伸長させることにより掘進機１全体をセグメントＣ一枚分の距離だけ前方に押し出す。その後、ロッド１５ａを縮退させ、支圧板１５ｃと既設のセグメントＣとの間に新たなセグメントＣを施工する。
【００３３】
次に、非止水区間を掘進するときには、スクリュコンベヤ４を取り外して、図２に示すように、取込用ベルトコンベヤ５を取り付ける。なお、非止水区間では、切羽面Ａに圧力を付与する必要がないため、チャンバ３の加圧室３ｂ内を泥水で満たす必要がない。
【００３４】
そして、切羽面Ａの掘削によりカッタ２のバケット２ｂに取り込まれた掘削土砂は、バケット２ｂからホッパシュート５ｃ内に投入され、取込用ベルトコンベヤ５によって排出される。さらに、取込用ベルトコンベヤ５の後端部５ｂから坑内用ベルトコンベヤ１７に投入されて掘削機１の後方に搬送される。
一方、掘進機１の後方では、地盤の崩落を防ぐために支保工Ｈが順次に施工される。
【００３５】
掘進機１を非止水区間で前進させるには、まず、筒体部１０の後部１２のメイングリッパ１２ｃをトンネルの掘削壁面Ｂに圧着させ、スラストジャッキ１３を伸長させて前部１１を前方に押し出す。続いて、前部１１のフロントサポート１１ｃを掘削壁面Ｂに圧着させるとともに、後部１２のメイングリッパ１２ｃの圧着を解除し、スラストジャッキ１３を縮退させることにより後部１２を前方に引き寄せて、掘進機１全体を前進させることができる。
【００３６】
このように、本実施形態の掘進機１では、図１および図２に示すように、止水区間においては、セグメントＣに推進反力を取って掘進し、非止水区間ではフロントサポート１１ｃおよびメイングリッパ１２ｃによって掘削壁面Ｂに推進反力を取ることができるため、非止水区間にセグメントＣを施工することなく、止水区間および非止水区間を連続して掘進することができ、施工コストを削減することができる。
【００３７】
また、調圧室３ｃ内の気圧を調整することにより、カッタ２後方の加圧室３ｂ内の泥水圧を調整することができるため、掘進が進行した場合であっても、切羽面Ａに付与する圧力を容易に所望の値に調整することができるとともに、地下水の水圧変化に対して早急に対応することができ、施工効率を高めることができる。
さらに、チャンバ３内全体を水や泥水で満たす必要がなく、従来の掘進機と比べて少ない量の水や泥水によって、切羽面Ａに圧力を付与することができるため、施工効率を高めることができる。
【００３８】
また、チャンバ３の排土手段として、スクリュコンベヤ４または取込用ベルトコンベヤ５が交換可能に設けられており、止水区間を掘進するときには、スクリュコンベヤ４によって塑性流動化した掘削土砂を排出することができる。そして、非止水区間を掘進するときには、スクリュコンベヤ４に比べて排土効率が高い取込用ベルトコンベヤ５に交換することにより、掘削土砂を効率良く排出することができる。そのため、止水区間においては塑性流動化した掘削土砂を確実に排出し、非止水区間においては掘削土砂を効率良く排出しながら、止水区間および非止水区間を連続して掘進することができる。
【００３９】
また、スクリュコンベヤ４の固化剤注入手段（図示せず）によって、スクリュコンベヤ４内で掘削土砂を適度に固めることができ、加圧状態のチャンバ３内からスクリュコンベヤ４内に流入した泥水が掘削土砂によって止水されるため、スクリュコンベヤ４の排出口４ｄから泥水が噴出してしまうことを防ぐことができる。さらに、スクリュコンベヤ４から排出される掘削土砂が適度な固さになっているため、この掘削土砂を坑内用ベルトコンベヤによって搬送することができ、排土効率を高めることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、本実施形態では、切羽面Ａからチャンバ３内に流入した泥水によって加圧室３ｂ内を満たしているが、チャンバ３内に泥水や水を供給する給水手段を設けてもよい。なお、加圧室３ｂ内の水圧は、調圧室３ｃ内の気圧によって調整されるため、給水手段は泥水や水を圧送する必要がなく、簡易な構成にすることができる。
【００４１】
また、スクリュコンベヤ４または取込用ベルトコンベヤ５から排出された掘削土砂を坑内用ベルトコンベヤ１７によって搬送しているが、掘削土砂を効率良く搬送することができるのであれば、その構成は限定されるものではなく、運搬台車や連続ベルトコンベヤ等を用いて搬送してもよい。
【００４２】
さらに、あらかじめ止水区間の位置を把握している場合には、非止水区間を掘進している掘進機１が止水区間に到達する前に、掘進機１の後方にセグメントＣを施工し、セグメントＣに推進反力を取った状態で、止水区間に進入するように構成してもよい。なお、止水区間の位置を把握していない場合には、切羽面Ａ前方のボーリング探査を行うことにより、止水区間を把握することができる。
【００４３】
また、非止水区間を掘進しているときに、突発的に止水区間を掘進する場合には、吹付コンクリートやロックボルト等により支保工を補強し、この支保工に推進反力を取って掘進させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態の掘進機を示した図で、止水区間を掘進するときの側断面図である。
【図２】本実施形態の掘進機を示した図で、非止水区間を掘進するときの側断面図である。
【図３】従来の掘進機を示した側断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 掘進機
２ カッタ
３ チャンバ
３ａ 区画壁
３ｂ 加圧室
３ｃ 調圧室
３ｄ 連通部
４ スクリュコンベヤ
５ 取込用ベルトコンベヤ
１０ 筒体部
１１ 前部
１１ａ 隔壁
１２ 後部
１２ｃ メイングリッパ
１３ スラストジャッキ
１４ 駆動手段
１５ 推進ジャッキ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘進方向の軸周りに回転可能なカッタと、
前記カッタの後方に配置され、前記カッタの駆動手段を有する筒体部と、
前記カッタと前記筒体部を閉塞している隔壁との間に形成されたチャンバと、
前記チャンバ内から掘削土砂を排出するための排土手段と、を備え、
前記筒体部は、掘進方向に伸縮自在な連結部材によって連結された前部と後部とからなり、前記前部および前記後部には、地盤の掘削壁面に定着可能な支持手段が各々設けられ、前記後部には、掘進方向に伸縮自在な推進部材が設けられており、
前記チャンバ内は、区画壁によってカッタ側の加圧室と隔壁側の調圧室とに分割され、前記区画壁の下部には、前記加圧室内と前記調圧室内との連通部が設けられているとともに、前記調圧室内の気圧を調整する気圧調整手段が設けられていることを特徴とする掘進機。
【請求項２】
前記排土手段として、スクリュコンベヤまたはベルトコンベヤが交換可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の掘進機。
【請求項３】
前記排土手段のスクリュコンベヤは、内部に取り込んだ掘削土砂に固化剤を注入する固化剤注入手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の掘進機。
【請求項１】
掘進方向の軸周りに回転可能なカッタと、
前記カッタの後方に配置され、前記カッタの駆動手段を有する筒体部と、
前記カッタと前記筒体部を閉塞している隔壁との間に形成されたチャンバと、
前記チャンバ内から掘削土砂を排出するための排土手段と、を備え、
前記筒体部は、掘進方向に伸縮自在な連結部材によって連結された前部と後部とからなり、前記前部および前記後部には、地盤の掘削壁面に定着可能な支持手段が各々設けられ、前記後部には、掘進方向に伸縮自在な推進部材が設けられており、
前記チャンバ内は、区画壁によってカッタ側の加圧室と隔壁側の調圧室とに分割され、前記区画壁の下部には、前記加圧室内と前記調圧室内との連通部が設けられているとともに、前記調圧室内の気圧を調整する気圧調整手段が設けられていることを特徴とする掘進機。
【請求項２】
前記排土手段として、スクリュコンベヤまたはベルトコンベヤが交換可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の掘進機。
【請求項３】
前記排土手段のスクリュコンベヤは、内部に取り込んだ掘削土砂に固化剤を注入する固化剤注入手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の掘進機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２４９６７０（Ｐ２００６−２４９６７０Ａ）
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６３６００（Ｐ２００５−６３６００）
【出願日】平成１７年３月８日（２００５．３．８）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月８日（２００５．３．８）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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