矩形トンネル掘削機
【課題】掘削機が前進中にレキに当たった場合に、周囲の地盤に影響を与えずにレキを切断して掘削機の前進を行う。
【解決手段】矩形断面のトンネルを掘削する掘削機である。掘削機の外郭の内部には、鉛直軸で回転する複数のギアを設ける。このギアには、ベルト状に刃を並べた刃帯を掛け渡す。この刃帯が、掘削機の前面の露出した状態でギア群に沿って走行するように構成する。
【解決手段】矩形断面のトンネルを掘削する掘削機である。掘削機の外郭の内部には、鉛直軸で回転する複数のギアを設ける。このギアには、ベルト状に刃を並べた刃帯を掛け渡す。この刃帯が、掘削機の前面の露出した状態でギア群に沿って走行するように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、矩形トンネル掘削機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レキ地盤において、掘削機の最外周がレキに当たった場合には、その対応としては、レキを割るか、地山を緩めてレキを掘削機の内部に取り込むような方法が採用されている。
さもないと、掘削機がレキに乗り上げてしまい、姿勢制御が困難となるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１７２８９６号公報。
【特許文献２】特開平８−１０５２９１号公報。
【特許文献３】特許第４００４３３９号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来の矩形トンネル掘削機にあっては、次のような問題点がある。
レキを割る方法を採用する場合には、トンネル掘削機の先端にパーカッション機能を備えた装置や、ブレーカーを搭載する必要がある。
このような装置を使用しても、レキを破壊することは容易ではなく、機械の位置と、レキが割れやすい目の位置とが一致しないと、破壊は困難であった。
レキが存在する場合、矩形掘削機の形式は開放型になりやすい。
また地山を緩めてレキを取り込む方法を採用した場合には、地山のゆるみから地表面が沈下する可能性があった。
さらに一部のシールド掘進機では、回転するローラビットでレキを割る方法、カッタビットで地山を緩めてレキを掘進機内に取り込む方法も採用されている。
その場合に、断面が円形のシールド機であれば、回転するローラービットでレキを割ることが可能であったが、割り砕く際に地盤に緩みを発生させることは避けられなかった。
あるいは特許文献にあるように、円盤カッタなどをシールド機の前面から地中に押し出してレキを割り砕き、機内へ取り込む装置も知られているが、やはり割り砕く際に地盤に緩みを発生させることは避けられなかった。
また、機内へ取り込める大きさまで細かく砕く間に地盤の緩みが発生するという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような課題を解決する本発明の矩形トンネル掘削機は、矩形断面のトンネルを掘削する掘削機であって、掘削機の外郭の内部には、鉛直軸で回転する複数のギアを設け、このギアには、ベルト状に刃を並べた刃帯を掛け渡し、この刃帯が、掘削機の前面の露出した状態でギア群に沿って走行するように構成したことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の矩形トンネル掘削機は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞ レキを衝撃などで破砕するのではなく、切断する構成であるために、地山を緩めることがなく、地表面の沈下が発生しない。
＜２＞ さらに切断された外側のレキは掘削機の内部に取り込むのではなく、その場に取り残されるために地山を緩めることがない。
＜３＞ さらに切断された内側のレキは掘削機の内側へ取り込んで処理することができるから、地山を緩めることがない。
＜４＞ 掘削機の直前にあるレキは切断されているから、掘削機がレキに乗り上げることがなく、姿勢の制御に障害をきたすことがない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の矩形トンネル掘削機の実施例の説明図。
【図２】刃帯の駆動部の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
＜１＞掘削機。
本発明の対象とする掘削機は、外殻１３が矩形断面のトンネルを掘削する掘削機１である。
この掘削機１は、矩形断面の外郭１３の前面の中央には円盤状のメインカッタ１１を配置し、メインカッタ１１の回転軌跡の外であるコーナー部にはコーナーカッタ１２を配置してある。
前記したように円形断面の掘削機１にあっては、回転する円盤状のカッタでレキを破砕して前進することができる。
しかし断面矩形の掘削機１では、特にコーナー部の、円盤状のカッタで破砕できない部分に位置するレキが障害となり、本発明はその問題を解決する掘削機１を提供するものである。
なお、レキを破砕するカッタとして回転カッタについて説明するが、いわゆる揺動式のカッタでも同様の目的を達成できる。
【００１０】
＜２＞刃帯。
掘削機１の外郭１３の内面には、鉛直軸で回転する複数のギア２１を設ける。
そしてこのギア２１に、ベルト状に刃を並べた刃帯２を掛け渡す。
この刃帯２は、たとえばチェンソーのように複数の刃をベルト状に連結した装置である。
この刃帯２を複数のギア２１に掛け渡し、途中に駆動モータ２３のギア２１で走行力を与える。
こうして、刃帯２が掘削機１の外殻１３の内面に沿ってエンドレスに走行し得るように構成する。
このギア２１群と刃帯２と駆動モータ２３の組み合わせを、掘削機１の外殻１３の上下面、左右面に設置する。
【００１１】
＜３＞刃帯の露出部。
この刃帯２の一部を、掘削機１の前面に露出させる。
また土質条件によっては、この刃帯２の地山側の部分は露出させ、レキや砂などの噛みこみを防ぐ構造を採用することもできる。
すなわち、刃帯２を外殻１３の内部に設置するだけでなく、外殻１３そのものの端面に刃帯２を設置する構成を採用することも可能である。
刃帯２は直線状に走行するから、掘削機１の外郭１３に前面の縁に沿って走行させることができる。
したがって、掘削機１の前面の枠の周囲には、すべて線状に刃帯２が露出していることになる。
しかし刃帯２は掘削機１の外郭１３の内面に沿って配置してあるから、コーナーに位置するコピーカッタやコーナーカッタ１２と相互に干渉することがない。
【００１２】
＜４＞レキの切断。
本願発明の掘削機１は、上記したように構成するから、掘削機１の前面の外周に刃帯２の走行が可能である。
常時は刃帯２を走行させることなく、掘削機１を前進させることも可能である。
前進の途中で、掘削機１の外殻の一部がレキに当たった場合に、その面の駆動モータ２３を回転して刃帯２をギア２１群に沿って走行させる。
すると、刃帯２の一部は直線状に掘削機１の前面に露出して走行し、同時に掘削機１を徐々に前進させることによって、レキを切断することができる。
なお基本的には、どの時点でレキに当たるか分からない場合には、常時、回転させておくのがよい。
すると突然レキに当たった場合に、刃帯２に負担がかかることを防止することができる。
【００１３】
＜５＞ 刃帯の養生。
刃帯２を走行させ、レキを切断する際には、泥水式シールドの場合には、泥水を、泥土圧式シールドの場合には加泥材を、刃帯２の周辺、および駆動部に注入して刃の摩耗やレキ、砂などの噛みこみを防止する。
【符号の説明】
【００１４】
１：掘削機
１１：メインカッタ
１２：コーナーカッタ
１３：外郭
２：刃帯
２１：ギア
２３：駆動モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、矩形トンネル掘削機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レキ地盤において、掘削機の最外周がレキに当たった場合には、その対応としては、レキを割るか、地山を緩めてレキを掘削機の内部に取り込むような方法が採用されている。
さもないと、掘削機がレキに乗り上げてしまい、姿勢制御が困難となるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１７２８９６号公報。
【特許文献２】特開平８−１０５２９１号公報。
【特許文献３】特許第４００４３３９号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来の矩形トンネル掘削機にあっては、次のような問題点がある。
レキを割る方法を採用する場合には、トンネル掘削機の先端にパーカッション機能を備えた装置や、ブレーカーを搭載する必要がある。
このような装置を使用しても、レキを破壊することは容易ではなく、機械の位置と、レキが割れやすい目の位置とが一致しないと、破壊は困難であった。
レキが存在する場合、矩形掘削機の形式は開放型になりやすい。
また地山を緩めてレキを取り込む方法を採用した場合には、地山のゆるみから地表面が沈下する可能性があった。
さらに一部のシールド掘進機では、回転するローラビットでレキを割る方法、カッタビットで地山を緩めてレキを掘進機内に取り込む方法も採用されている。
その場合に、断面が円形のシールド機であれば、回転するローラービットでレキを割ることが可能であったが、割り砕く際に地盤に緩みを発生させることは避けられなかった。
あるいは特許文献にあるように、円盤カッタなどをシールド機の前面から地中に押し出してレキを割り砕き、機内へ取り込む装置も知られているが、やはり割り砕く際に地盤に緩みを発生させることは避けられなかった。
また、機内へ取り込める大きさまで細かく砕く間に地盤の緩みが発生するという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような課題を解決する本発明の矩形トンネル掘削機は、矩形断面のトンネルを掘削する掘削機であって、掘削機の外郭の内部には、鉛直軸で回転する複数のギアを設け、このギアには、ベルト状に刃を並べた刃帯を掛け渡し、この刃帯が、掘削機の前面の露出した状態でギア群に沿って走行するように構成したことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の矩形トンネル掘削機は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞ レキを衝撃などで破砕するのではなく、切断する構成であるために、地山を緩めることがなく、地表面の沈下が発生しない。
＜２＞ さらに切断された外側のレキは掘削機の内部に取り込むのではなく、その場に取り残されるために地山を緩めることがない。
＜３＞ さらに切断された内側のレキは掘削機の内側へ取り込んで処理することができるから、地山を緩めることがない。
＜４＞ 掘削機の直前にあるレキは切断されているから、掘削機がレキに乗り上げることがなく、姿勢の制御に障害をきたすことがない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の矩形トンネル掘削機の実施例の説明図。
【図２】刃帯の駆動部の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
＜１＞掘削機。
本発明の対象とする掘削機は、外殻１３が矩形断面のトンネルを掘削する掘削機１である。
この掘削機１は、矩形断面の外郭１３の前面の中央には円盤状のメインカッタ１１を配置し、メインカッタ１１の回転軌跡の外であるコーナー部にはコーナーカッタ１２を配置してある。
前記したように円形断面の掘削機１にあっては、回転する円盤状のカッタでレキを破砕して前進することができる。
しかし断面矩形の掘削機１では、特にコーナー部の、円盤状のカッタで破砕できない部分に位置するレキが障害となり、本発明はその問題を解決する掘削機１を提供するものである。
なお、レキを破砕するカッタとして回転カッタについて説明するが、いわゆる揺動式のカッタでも同様の目的を達成できる。
【００１０】
＜２＞刃帯。
掘削機１の外郭１３の内面には、鉛直軸で回転する複数のギア２１を設ける。
そしてこのギア２１に、ベルト状に刃を並べた刃帯２を掛け渡す。
この刃帯２は、たとえばチェンソーのように複数の刃をベルト状に連結した装置である。
この刃帯２を複数のギア２１に掛け渡し、途中に駆動モータ２３のギア２１で走行力を与える。
こうして、刃帯２が掘削機１の外殻１３の内面に沿ってエンドレスに走行し得るように構成する。
このギア２１群と刃帯２と駆動モータ２３の組み合わせを、掘削機１の外殻１３の上下面、左右面に設置する。
【００１１】
＜３＞刃帯の露出部。
この刃帯２の一部を、掘削機１の前面に露出させる。
また土質条件によっては、この刃帯２の地山側の部分は露出させ、レキや砂などの噛みこみを防ぐ構造を採用することもできる。
すなわち、刃帯２を外殻１３の内部に設置するだけでなく、外殻１３そのものの端面に刃帯２を設置する構成を採用することも可能である。
刃帯２は直線状に走行するから、掘削機１の外郭１３に前面の縁に沿って走行させることができる。
したがって、掘削機１の前面の枠の周囲には、すべて線状に刃帯２が露出していることになる。
しかし刃帯２は掘削機１の外郭１３の内面に沿って配置してあるから、コーナーに位置するコピーカッタやコーナーカッタ１２と相互に干渉することがない。
【００１２】
＜４＞レキの切断。
本願発明の掘削機１は、上記したように構成するから、掘削機１の前面の外周に刃帯２の走行が可能である。
常時は刃帯２を走行させることなく、掘削機１を前進させることも可能である。
前進の途中で、掘削機１の外殻の一部がレキに当たった場合に、その面の駆動モータ２３を回転して刃帯２をギア２１群に沿って走行させる。
すると、刃帯２の一部は直線状に掘削機１の前面に露出して走行し、同時に掘削機１を徐々に前進させることによって、レキを切断することができる。
なお基本的には、どの時点でレキに当たるか分からない場合には、常時、回転させておくのがよい。
すると突然レキに当たった場合に、刃帯２に負担がかかることを防止することができる。
【００１３】
＜５＞ 刃帯の養生。
刃帯２を走行させ、レキを切断する際には、泥水式シールドの場合には、泥水を、泥土圧式シールドの場合には加泥材を、刃帯２の周辺、および駆動部に注入して刃の摩耗やレキ、砂などの噛みこみを防止する。
【符号の説明】
【００１４】
１：掘削機
１１：メインカッタ
１２：コーナーカッタ
１３：外郭
２：刃帯
２１：ギア
２３：駆動モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形断面のトンネルを掘削する掘削機であって、
掘削機の外郭の内部には、
鉛直軸で回転する複数のギアを設け、
このギアには、ベルト状に刃を並べた刃帯を掛け渡し、
この刃帯が、掘削機の前面の露出した状態でギア群に沿って走行するように構成した、
矩形トンネル掘削機。
【請求項１】
矩形断面のトンネルを掘削する掘削機であって、
掘削機の外郭の内部には、
鉛直軸で回転する複数のギアを設け、
このギアには、ベルト状に刃を並べた刃帯を掛け渡し、
この刃帯が、掘削機の前面の露出した状態でギア群に沿って走行するように構成した、
矩形トンネル掘削機。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２４２４０１（Ｐ２０１０−２４２４０１Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９２９８８（Ｐ２００９−９２９８８）
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【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２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【Ｆターム（参考）】
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