JPH089954B2 - 左右回転自在型搬送パドルスクリューを有する掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はケーブルの保蔵用管路を構成する管をはじ
めとする各種の管体を、推進工法によって土中に埋設す
る際に、その先頭に位置させて進行方向正面の土砂を掘
削し、掘削した土砂を後方に排出させるのに用いる、ト
ンネル掘進機に関するものである。

（従来の技術） 従来この種の掘進機において、掘削した土砂を後方へ
と移送、排出するには一般的にベルトコンベア等が用い
られていたが、装置の小型化に鑑みてカッターの回転軸
の外周にスクリューコンベアを設け、カッターの回転に
伴って土砂を後方へ移送している。しかしながらカッタ
ーで掘削した土砂を常に後方へ移送しなければならない
ため、このカッターは一方向にのみしか回転できず、こ
の様なカッターの回転により掘進機自体が徐々にカッタ
ーの回転と反対方向に回っていく。この掘進機のローリ
ングは機械性能への悪影響や後続の推進管のローリング
をまねく結果となる。またスクリューコンベアーの場合
土砂の移送はするが攪拌機能がない。

そこでこのカッターの回転軸の外周に攪拌突起たるパ
ドルを多数設け、土砂の後方への移送は掘進機を別設の
元押しジャッキ等によって立坑から土中に推進すること
により相対的に移送させ、この移送中に上記回転軸のパ
ドルによって攪拌させるものが用いられている。このパ
ドルを設けたものはカッターの回転は一方向にのみ限ら
ず、両方向に回転できる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらカッターの回転軸にパドルを設けたもの
は、上述の如く掘進機の土中への推進によって土砂を移
送させるため、カッターによる土砂の掘削、取り込み
と、掘推機の推進速度との調整が難しく、スムーズな土
砂を移送ができない。そしてこれにより掘進機内の圧力
が低く若しくは高くなると、それに応じて当該圧力が掘
進機の前方へと伝播し、切羽部から前方の地山に圧力を
加えるので、地盤の沈下や隆起等の不測の事態が懸念さ
れ、好ましくない。

この発明はそのような問題点を解決し、掘削した土砂
の移送をスムーズに行えるとともに攪拌効果もあり、左
右両回転可能なパドルスクリューを有するとともに掘進
機内の圧力を調整できる掘進機を提供することを目的と
したものである。

（課題を解決するための手段） この発明はかかる課題を解決するために、土砂移送手
段としてカッター部材の回転軸の外周にパドルを多数設
け、これらの各パドルの断面両側面の巾が前方から後方
に行くに従って狭くなる形状とすることにより課題の解
決を図ったものである。而してこの発明の具体的構成
は、掘進機本体内に土砂移送管及びこの後方に土砂室を
夫々設け、この土砂移送管内に、適宜の駆動源により回
転駆動する回転軸を通し、この回転軸の前端にカッター
部材を有し、かつ上記土砂室の下部の一端から突出して
下部の他端の排出口に接続自在なシリンダ、及び当該シ
リンダの中をスライド自在なピストンによって構成され
る土砂圧送装置を有する掘進機において、上記回転軸の
外周に多数のパトルを設け、これらのうち上記土砂移送
管内に位置する各パドルは回転軸方向に対して左右側面
をなす両側壁の間隔が後方に行くに従って巾狭となる断
面を有しかつ回転軸の長手方向に螺旋状に設け、上記土
砂室内に位置する各パドルは板状とし、さらに上記シリ
ンダの突出、伸長に伴って上記土砂室の上部方向に収縮
し、上記シリンダの収納に伴って上記土砂室の下部方向
に伸長して、上記土砂室内の容積を変化させるジャッキ
を、上記土砂室上部に設けたものである。

（作 用） この回転軸を適宜の駆動源により回転駆動せしめる
と、カッター部材が回転して前方の地山を切削し、これ
によって生じた土砂は土砂移送管内の回転軸の多数のパ
ドルによって攪拌される。また各パドルの側壁に当たっ
た土砂は、パドルの側壁が後方に行くに従って巾狭にな
るよう傾斜し、さらに回転軸の長手方向に螺旋状に設け
ているため、当該パドルの回転によって後方へ押しやら
れる。そして土砂は当該パドルの後方に位置する次のパ
ドルの側壁に当たり、さらに後方へ押しやられる。また
土砂室内においては当該個所に設けられたパドルは板状
であるので、土砂の搬送はなく攪拌のみとなる。この様
にしてこの発明のパドル及び回転軸から成るパドルスク
リューは土砂の攪拌及び搬送を成すものである。そして
土砂は土砂室に運ばれる。そして土砂室に接続するシリ
ンダが土砂室内を通過して排出口に接続され、掘削され
た土砂が土砂室に充満して圧力を高めていっても、この
シリンダの突出動作に連動してジャッキが収縮し、土砂
室内の容積が大きくなるので、土砂の圧力は前方に伝播
しない。

そしてシリンダが次のストロークに備えて土砂室内か
ら引っ込んで、その分土砂室の下部に空間が生じたと
き、収縮していたジャッキはこれと連動して土砂室の下
部方向に伸長して、土砂をシリンダの突出していた下部
の空間へと押しやる。したがって次のストロークでシリ
ンダが取り込もうとする土砂が迅速に準備されることに
なると同時に土砂室の圧力も一定化される。

（実施例） 以下この発明の実施例を図について説明する。

１は略筒状の外形を有する掘進機本体で、その前方に
は蛇腹シール２等を介して方向修正筒３が設けられてあ
る。この方向修正筒３は掘進機本体１の中に設置される
土砂移送管４等に支持された方向修正ジャッキ５によっ
て、所謂「首振り式」に適宜その方向が修正できるもの
である。掘進機本体１の中心に位置する上記土砂移送管
４内には攪拌突起たるパドル６を外周に多数有する回転
軸７が回転自在に保持されており、この回転軸７の後端
は掘進機本体１の後方の隔壁８を貫通して、当該隔壁８
後方の掘進機本体１の内に設置したモータなどの駆動装
置９と連動接続されているものである。

上記各パドル６は、第３図に示す如く、断面が三角形
状で、一辺が回転軸７の軸方向に直角に位置して前壁6a
をなし、他の二辺が両側壁6bを成している。そして多数
のパドル６は第１図に示す如く回転軸７の外周長手方向
に螺旋状に配置され、上記回転軸７とによってパドルス
クリューを構成している。また後述の土砂室内に位置す
る、回転軸７の後部外周は、土砂の搬送を必要としない
ため攪拌機能のみを有する板状の突起から成るパドル
６′が多数設けられている。

一方回転軸７の軸先端には、方向修正筒３内に、位置
するチャンバー11から突出するカッター部材12が固定さ
れている。駆動装置９の作動させると回転軸７が回転
し、それに伴ってカッター部材12が同時に回転運動する
ものである。なおカッター部材12の前方に位置するのは
泥漿剤吐出孔13であり、発進側立坑内から送られてくる
泥漿剤を吐出する構成となっている。またチャンバー11
内で回転軸７の先端付近を回転自在に保持しているのは
回転支持部材14であり、その直ぐ後方で回転軸７に固着
されているのは、攪拌翼15である。この攪拌翼15はチャ
ンバー11内壁に付着した土砂を掻き取って土砂の移送を
スムーズにしたり、チャンバー11内の土砂を捏ねて、土
砂の性状を移送に適したものにするのに効果がある。

而して土砂移送管４の後端部と隔壁８との間のスペー
スは土砂室16を形成している。そして土砂移送管４の下
方のスペースには土砂圧送装置たる土砂圧送ポンプ17が
設置してある。この土砂圧送ポンプ17は土砂室16内に向
けてスライド自在な筒状のシリンダ18、このシリンダ18
内をスライド自在となるように適宜の油圧ジャッキで支
持されたピストン19からなり、隔壁８の下部から掘進機
本体１の後方へと通ずる土砂圧送用パイプ20の排出口20
aにシリンダ18は接続自在である。またこのシリンダ18
のガイドレール21が土砂室16内下部に設けられている。

そして土砂室16の上方には、上記シリンダの突出、伸
長に伴って土砂室の上部方向に収縮し、上記シリンダの
収縮に伴って土砂室の下部方向に伸長し、上記土砂室内
の容積を変化させるジャッキ22が装着してある。

この実施例は以上のように構成されているものであ
り、その作用状況を説明すれば、駆動装置９を作動させ
ながら掘進機本体１を別設の元押しジャッキ（図外）に
よって立坑から土中に推進させると泥漿剤吐出孔13から
泥漿剤が吐出されながらカッター部材12が回転して前方
の地山を切削し、それによって生じた土砂は攪拌翼15及
び土砂移送管４内の回転軸７のパドル６によって充分に
ミキシングされ、かつ回転軸７の長手方向に並んで各パ
ドル６の側壁6bに当たって後方へ押しやられる。これは
第３図に示す如く、土砂23は各パドル６の側壁6bに当た
り、各パドル６の回転（矢印Ｒ）によって押されて、矢
印Ｐに示す如く側壁6bに沿って後方へ移動する。この様
にして土砂は上記パドル６及び回転軸７から成るパドル
スクリューによって土砂移送管内をスムーズに搬送さ
れ、後方の土砂室16へと移送される。この際掘進機自体
が回転しないよう回転軸７の回転を適宜逆回転しても土
砂は上述と同様に搬送される。

そして土砂室16へと達したこれら土砂は土砂室16の下
方から順に滞留していくので、この段階で土砂圧送ポン
プ17のシリンダ18をスライドさせれば、滞留した土砂が
シリンダ18中に取り込まれて土砂圧送用パイプ20の排出
口20aに接続される。その後シリンダ18内でピストン19
が押し出されて、取り込んだ土砂を土砂圧送用パイプ20
の中へと押し込み、後方へと排出していくのである。

かかる土砂の排出作業中において、シリンダ18が土砂
を密封している間も掘進機本体１は推進し、かつ上記パ
ドルスクリューにより掘削された土砂は次々と土砂室16
へ送られてきて土砂室16に充満し、高い圧力を有するよ
うになるが、上記シリンダ18の突出動作に連動してジャ
ッキ22が徐々に収縮するので、土砂室16の容積が大きく
なり土砂の圧力が一定値以上に上昇せず、当該圧力が掘
進機本体１の前方に伝播することはない。

そしてシリンダ18内の土砂の圧送が完了して、再び土
砂を取り込もうとして、シリンダ18がピストン19ととも
に土砂移送管４の下部に引っ込むと、このシリンダ18の
引き込み動作に連動してジャッキ22が一気に伸長、突出
し、土砂を下方へ押し下げる。

そして今までシリンダ18が占領していた部分が空間と
なるので上記土砂が当該空間に流入する。

従って土砂圧送ポンプ17のシリンダ18前方の土砂室16
に土砂が再び充満し、シリンダ18による次の土砂取り込
みができる。

なお、上記実施例ではパドル６の形状を断面三角形状
としたが、これに限らず、両側壁の間隔が、後方に行く
に従って次第に巾狭となるものであれば土砂の搬送機能
及び攪拌機能を有し、同様の作用を為す。

（発明の効果） この発明は以上の構成であり、カッター部材の回転軸
の外周に搬送、攪拌突起たるパドルを多数設けているた
め、カッター部材で掘削した土砂を後方の土砂室へ移送
する間に土砂を各パドルによって、移送に適したものに
攪拌することができる。また土砂移送管内に設けられた
パドルは両側壁が後方に行くに従って次第に接近するよ
う傾斜し、さらに回転軸の長手方向に螺旋状に設けられ
ているので、土砂がこの側壁に当たると側壁の傾斜によ
って後方へ押されて移送され、そこで次のパドルの側壁
に当たって後方に移動されるというように、後方に押し
やられた土砂に次々にパドルが当たることとなり、土砂
を迅速かつ効率的に掘進機後方の土砂室へ搬送すること
ができる。また土砂室内に設けられたパドルは、板状で
あるので土砂の攪拌のみを行い、土砂室内で土砂を待機
させており、後述のジャッキ及びシリンダによる土砂の
搬送に備えている。

このようなパドル及び回転軸から成るパドルスクリュ
ーは、左右どちらに回しても土砂の搬送能力があり、従
って異質の土砂に接して回転が円滑にいかなくなって
も、逆回転させることにより推進速度を減ずることなく
掘進することができる。また、掘進機の推進中にカッタ
ー部材の回転を時々逆転させて掘進機自体の回転を阻止
することができる。

さらに土砂室に当該土砂室の容積を変化できるジャッ
キを設けているので、土砂室内の圧力の変動が抑えられ
る。よってカッター部の圧力変動が抑えられ、課題を負
担がかかるのが防止され、スムーズな切削が可能とな
る。

また地山への悪影響が防止され、地盤沈下や地盤隆起
等の不測の事態が防止され、安全に掘進工事が行える。

しかもジャッキの伸縮はシリンダーの伸縮動作に連動
し、シリンダーが土砂室の下部に突出したときには、ジ
ャキが収縮して土砂室上部が開き、土砂が当該個所に入
り、またシリンダーが土砂室の下部から引っ込んだ時に
ジャッキが土砂室の下部方向に伸長し、土砂室内の土砂
を下部に押圧することになるから、これまでリンダーに
よって、占められていた空間に向けて土砂を押し込むよ
うな格好となるので、土砂の吸入が良好となり、かつ次
ぎのストロークでシリンダが取り込もうとする土砂が迅
速に準備されることとなり、圧送効率が高まって、迅速
な掘進作業ができる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示し、第１図はこの発明の掘進
機の一部断面側面図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ線
断面図、第３図はこの発明の一部拡大要図である。 なお図中、１は掘進機本体、４は土砂移送管、６はパド
ル、７は回転軸、８は隔壁、９は駆動装置、12はカッタ
ー部材、16は土砂室である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 貝沼 憲男 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 一戸 裕 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (56)参考文献 実開 昭57−147394（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭61−47280（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘進機本体内に土砂移送管及びこの後方に
   土砂室を夫々設け、この土砂移送管内に、適宜の駆動源
   により回転駆動する回転軸を通し、この回転軸の前端に
   カッター部材を有し、かつ上記土砂室の下部の一端から
   突出して下部の他端の排出口に接続自在なシリンダ、及
   び当該シリンダの中をスライド自在なピストンによって
   構成される土砂圧送装置を有する掘進機において、上記
   回転軸の外周に多数のパドルを設け、これらのうち上記
   土砂移送管内に位置する各パドルは回転軸方向に対して
   左右側面をなす両側壁の間隔が後方に行くに従って巾狭
   となる断面を有しかつ回転軸の長手方向に螺旋状に設
   け、上記土砂室内に位置する各パドルは板状とし、さら
   に上記シリンダの突出、伸長に伴って上記土砂室の上部
   方向に収縮し、上記シリンダの収縮に伴って上記土砂室
   の下部方向に伸長して、上記土砂室内の容積を変化させ
   るジャッキを、上記土砂室上部に設けたことを特徴とす
   る、左右回転自在型搬送パドルスクリューを有する掘進
   機。