JPH11280366A - 深礎掘削機の排土装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 掘削土砂を排土管にてバキューム排土する深
礎掘削機に於いて、掘削土砂の付着や岩片等の喰い込み
による排土管の閉塞を防止してバキューム排土を円滑に
行うとともに、排土管の着脱作業をなくして安全性の向
上を図る。 【解決手段】 立坑の坑軸に沿って配管した排土管１９
は、上方の幹管１９Ａと下方の先端管１９Ｂとからな
り、幹管１９Ａの下端部にレジューサ５０を介して先端
管１９Ｂの上端部を接続してある。先端管１９Ｂの内部
には軸方向にリボンスクリュウ５１を配設してあり、駆
動装置６０により先端管１９Ｂの内部でリボンスクリュ
ウ５１を回転させる。従って、掘削土砂とエアーが混練
して粘着性が低下するとともに、岩片や礫等を砕きなが
ら排土管１９の上方へ移動させるので、岩片や礫等によ
る閉塞を防止して掘削土砂の取り込み効率が良好にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、掘削土砂を排土
管にてバキューム排土するように構成した深礎掘削機に
関するものであり、特に、その排土操作を円滑にするた
めの排土装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】此種深礎掘削機の排土方式としてはバキ
ューム排土方式をはじめ、リバース排土方式やクラムシ
ェル排土方式等がある。バキューム排土方式によるとき
は、坑軸に沿って排土管を配管し、その先端を切羽に面
したカッターの背部（即ち、切羽の直近上方）に位置さ
せる。また、該排土管の地上出口端部には、土砂捕集分
離装置や粉塵捕集分離装置等を介して真空吸引装置を接
続する。そして、該真空吸引装置を作動させて排土管の
先端から掘削土砂を真空吸引する。斯くして、掘削土砂
を連続的かつ効率的に坑外へ排土することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、掘削土砂が粘
性土質であったり含水性の高い土質であると、前記排土
管の先端内部に掘削土砂が付着して閉塞状態となり、真
空吸引装置を作動させてもバキューム排土が困難にな
る。然るときは、排土管の先端部を取り外して地上に載
置し、管内を水洗いしながら付着した土砂を棒で突き出
して除去する。しかし、排土管の先端部を取り外す作業
は煩雑で長時間を費やすとともに、切羽の近くまで作業
員が入るため危険である。

【０００４】一方、排土管の吸入口径より大きな岩片や
礫等があった場合は、該岩片や礫が吸入口に喰い込んだ
り、小さい岩片や礫であっても排土管内で複数個が重な
り合って、排土管が閉塞されることもある。然るとき
は、排土管の途中を一部取り外して排土管の先端部へモ
ンケンを挿入し、該モンケンを振り下ろして岩片や礫を
破砕する。斯かる場合も排土管の途中を取り外さなくて
はならず、煩雑な作業と危険を伴っていた。

【０００５】そこで、掘削土砂を排土管にてバキューム
排土する深礎掘削機に於いて、掘削土砂の付着や岩片等
の喰い込みによる排土管の閉塞を防止してバキューム排
土を円滑に行うとともに、排土管の着脱作業をなくして
安全性の向上を図るために解決すべき技術的課題が生じ
てくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたものであり、掘削機本体をグリッ
パにて坑内に固定し、且つ、該掘削機本体の下部に設け
たカッタにて掘削を行うとともに、坑軸に沿って配管し
た排土管の下端部を前記カッタの背部に配設し、該排土
管にて掘削土砂をバキューム排土するように構成した深
礎掘削機に於いて、前記排土管は上方の幹管と、該幹管
の下方に設けられた先端管とからなり、該先端管内の軸
方向にリボンスクリュウを配設するとともに、駆動装置
により該先端管の内部でリボンスクリュウを回転できる
ように構成された深礎掘削機の排土装置を提供するもの
である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って詳述する。図１は深礎掘削機１０にて立坑Ｖを
掘削している様子を示し、該立坑Ｖの地表発進部には段
掘部Ｖ₀ を設け、その上方にヤグラ１１を構築してあ
る。そして、ヤグラ１１の天井桁１２に吊架装置１３を
搭載するとともに、該吊架装置１３から繰り出されたチ
ェーン１４の先端（下端）のフックブロック１５にワイ
ヤーロープ１６の上端を掛着する。そして、該ワイヤー
ロープ１６の下端を掘削機本体１７の上面のデッキ１８
に掛着する。斯くして、掘削機本体１７を吊架装置１３
にて吊下しつつ、立坑Ｖを掘削していく。

【０００８】立坑Ｖ内には坑軸に沿って排土管１９を配
管する。この排土管１９の地上出口端部、即ち、上端は
ヤグラ１１の天井桁１２を越えて上方へ突出しており、
該天井桁１２上に設置した土砂捕集分離装置２０へ接続
している。また、排土管１９の先端（下端）は、後述す
る如く掘削機本体１７の中央カッタヘッド４３の背部
（上方）、即ち、立坑Ｖの切羽近傍まで達している。

【０００９】前記土砂捕集分離装置２０の隣りには粉塵
捕集分離装置２１が設置され、且つ、該土砂捕集分離装
置２０と粉塵捕集分離装置２１とは連結管２２にて接続
されている。また、地上に真空吸引装置２３を設置する
とともに、該真空吸引装置２３と粉塵捕集分離装置２１
とをエアホース２４にて接続してある。

【００１０】斯くして、真空吸引装置２３を作動すれ
ば、掘削機本体１７にて掘削された土砂が排土管１９内
に真空吸引（バキューム）され、土砂捕集分離装置２０
にて捕集されて空気と分離される。また、該土砂捕集分
離装置２０を通過した空気は連結管２２を介して粉塵捕
集分離装置２１内に導入され、該空気に含まれている粉
塵が捕集分離される。そして、清浄化された空気がエア
ホース２４を介して真空吸引装置２３の排出ホース２５
から大気へ放出される。

【００１１】一方、前記土砂捕集分離装置２０で捕集さ
れた土砂や粉塵捕集分離装置２１で捕集された粉塵は、
これら土砂捕集分離装置２０及び粉塵捕集分離装置２１
の下方に垂設したホッパ２６に落とされ、更に、シュー
ト２７を流れ下ってズリ容器２８に投入されてズリ捨て
場へ運搬される。斯くして、切羽の掘削土砂を連続的か
つ効率的に排土することができる。

【００１２】次に、図２乃至図５に従って掘削機本体１
７の構成を具体的に説明する。該掘削機本体１７の中央
に円筒状のメインフレーム２９を配設するとともに、該
メインフレーム２９には水平３方向に３本のグリッパジ
ャッキ３０を搭載し、且つ、該グリッパジャッキ３０の
ピストン部３０ａをメインフレーム２９の外側面から外
方へ突出させ、このピストン部３０ａの先端にグリッパ
プレート３１を取り付けてある。掘削の際は、この３本
のグリッパジャッキ３０を伸長して（ピストン部３０ａ
を押し出して）、グリッパプレート３１を立坑Ｖの坑壁
に圧接することにより、掘削機本体１７を立坑Ｖの最深
部に固定する。

【００１３】また、メインフレーム２９の下方には円筒
状のギアボックス３２を配設するとともに、メインフレ
ーム２９の外側面にシフトジャッキ３３のシリンダ本体
を固定し、且つ、該シフトジャッキ３３のピストンロッ
ド先端をギアボックス３２の外側面に連結することによ
り、シフトジャッキ３３の伸縮によってギアボックス３
２がメインフレーム２９に対して上下動するように形成
する。

【００１４】ギアボックス３２の内部には円周方向に沿
って二重円環状のギア３４_OUT,３４ _INを該ギア３４_OUT,
３４_INの中心軸（即ち、ギアボックス３２の中心軸）回
りに回動自在に収納する。また、大径外側のギア３４
_OUT （以下、外輪ギア３４_OUTという）には、その内周
側面に歯を刻設するとともに、小径内側のギア３４
_IN（以下、内輪ギア３４_INという）には、その外周側面
に歯を刻設し、且つ、両者間には一定幅の間隙３５を設
けておく。

【００１５】そして、この間隙３５の周方向３箇所上方
に３台のモータ３６を立設し、該モータ３６の下端出力
軸にピニオン３７を嵌着して、このピニオン３７を前記
間隙３５内に位置させることにより、該ピニオン３７の
外側に外輪ギア３４_OUT を噛合させるとともに、該ピニ
オン３７の内側に内輪ギア３４_INを噛合させる。

【００１６】ここで、モータ３６の本体はギアボックス
３２に固定されるとともに、前記メインフレーム２９に
は周方向３箇所に円孔３８が設けられており、該円孔３
８内に前記モータ３６の本体が上下動自在に貫挿され
て、該モータ３６の本体頂部はメインフレーム２９の上
方に突出している。

【００１７】また、ギアボックス３２の下面には二重円
環状のホイール３９_OUT ，３９_INが垂設されており、こ
のうち大径外側のホイール３９_OUT （以下、外輪ホイー
ル３９_OUT という）は前記外輪ギア３４_OUT と一体にな
って回動するように形成され、小径内側のホイール３９
_IN（以下、内輪ホイール３９_INという）は前記内輪ギア
３４_INと一体になって回動するように形成されている。

【００１８】そして、外輪ホイール３９_OUT の下部には
水平外方へ向けて放射状６方向に、３本の外周カッタヘ
ッド４０と３本の最外周カッタヘッド４１とを互い違い
に突設する。一方、内輪ホイール３９_INの下端面には１
２０度置きに３本の支持シャフト４２を垂設し、該支持
シャフト４２の下端に中央カッタヘッド４３を連結す
る。中央カッタヘッド４３は、中心のハブ４３ｈと、そ
のハブ４３ｈから水平斜め上へ向けて放射状３方向に延
び、且つ、前記支持シャフト４２にて支持された３本の
スポーク４３ｓとにより、平面視三ツ矢状に形成されて
いる。

【００１９】更に、外周カッタヘッド４０、最外周カッ
タヘッド４１及び中央カッタヘッド４３の下面に夫々カ
ッタビット４４を配設する。尚、最外周カッタヘッド４
１は全体が伸縮ジャッキになっており、外輪ホイール３
９_OUT に固定された基部４１ａに対して、先端部４１ｂ
を水平外方へ突出させることができる。そして、この先
端部４１ｂの下面にカッタビット４４を配設してある。
（基部４１ａにはカッタビットは設けられていない。） 而して、前記モータ３６を駆動すれば、ピニオン３７が
一定方向に回転して之と同一方向に外輪ギア３４_OUT が
回転し、且つ、之と逆方向に内輪ギア３４_INが回転す
る。このため、外周カッタヘッド４０及び最外周カッタ
ヘッド４１と、中央カッタヘッド４３とは相互に逆方向
に回転しながら地山を掘削することとなる。

【００２０】この結果、外周カッタヘッド４０及び最外
周カッタヘッド４１に作用する掘削トルク反力と、中央
カッタヘッド４３に作用する掘削トルク反力とが相殺し
合い、全体としての掘削トルク反力が小さくなる。この
掘削トルク反力はグリッパプレート３１と立坑Ｖの坑壁
との摩擦抵抗によって保持される。従って、掘削時に必
要な摩擦抵抗が小さくて済み、グリッパジャッキ３０や
グリッパプレート３１に掛かる負担を低減することがで
きる。

【００２１】尚、掘削に併行して前記シフトジャッキ３
３を伸長させ、ギアボックス３２を押し下げることによ
って立坑Ｖを掘り下げ（掘進し）ていくが、この掘進に
必要な反力も前記グリッパプレート３１と立坑Ｖの坑壁
との摩擦抵抗によってとる。シフトジャッキ３３がフル
ストロークまで伸長したときは、前記グリッパジャッキ
３０を収縮してグリッパプレート３１を坑壁から解放
し、シフトジャッキ３３を収縮して該シフトジャッキ３
３の１ストローク分だけ掘削機本体１７を沈降させる。
然る後、再び前記グリッパプレート３１を坑壁に圧接
し、掘削機本体１７を固定して掘削を再開する。斯かる
操作を反復しながら立坑Ｖを所定の深さまで掘進する。

【００２２】また、中央カッタヘッド４３の方が外周カ
ッタヘッド４０及び最外周カッタヘッド４１よりも下方
に位置しているので、中央カッタヘッド４３による先掘
坑Ｖ _PRE が先行して掘進され、然る後に、外周カッタヘ
ッド４０及び最外周カッタヘッド４１が該先掘坑Ｖ_PRE
の外周を拡幅掘削していく。こうして、立坑Ｖの全断面
が万遍なく連続的に掘進されていく。

【００２３】外周カッタヘッド４０は先掘坑Ｖ_PRE の外
周を直接的に拡幅掘削する。そして、この外周カッタヘ
ッド４０で拡幅された部分の更に外側を最外周カッタヘ
ッド４１が拡幅掘削する。該最外周カッタヘッド４１の
先端部４１ｂの突出量を調整すれば、立坑Ｖの坑径を拡
縮することができる。

【００２４】これらの外周カッタヘッド４０及び最外周
カッタヘッド４１による掘削面は、内側へ向かって下降
する斜面になっているので、該外周カッタヘッド４０及
び最外周カッタヘッド４１にて掘削された土砂は、この
斜面を下って先掘坑Ｖ_PRE へ集められる。そして、前述
した如く、中央カッタヘッド４３にて掘削された土砂も
あわせて前記排土管１９からバキューム排土される。

【００２５】ここで、前記排土管１９は上方の幹管１９
Ａと下方の先端管１９Ｂとからなり、上方の幹管１９Ａ
の下端部にレジューサ５０を介して幹管１９Ａより大径
の先端管１９Ｂが同軸に接続されている。該先端管１９
Ｂは前記メインフレーム２９及びギヤボックス３２の中
央部を貫通し、該先端管１９Ｂの下端部は中央カッタヘ
ッドのハブ４３ｈの上面に接近した位置まで延設されて
いる。

【００２６】該先端管１９Ｂの内部には軸方向にリボン
スクリュウ５１を配設してあり、このリボンスクリュウ
５１の外縁部と先端管１９Ｂの内壁面との間に僅かな空
隙を有している。また、前記ギヤボックス３２の上部に
円筒形の支持部５２を設け、該支持部５２により先端管
１９Ｂの側方への振れを防止する。更に、所々に振れ止
め部材５３を設けて、先端管１９Ｂの外側面に当接して
ある。

【００２７】また、先端管１９Ｂの上端部近傍に駆動装
置６０が設けられており、この駆動装置６０により先端
管１９Ｂの内部でリボンスクリュウ５１を回転できるよ
うに構成してある。尚、図示は省略するが、前記中央カ
ッタヘッドのハブ４３ｈ部分に凹部を設け、先端管１９
Ｂの下端部を更に下方へ延設してこの凹部へ遊挿するよ
うに構成してもよい。

【００２８】図５は駆動装置６０の内部構成を示し、前
記先端管１９Ｂの上端とレジューサ５０の下端との間
に、先端管１９Ｂと略同径の駆動輪６１が介装され、該
駆動輪６１の内側面にリボンスクリュウ５１の上部が固
設されている。該駆動輪６１の外側面にはフランジ６１
ａが突設され、このフランジ６１ａの下面に大径のホイ
ールギヤ６２を重ね合わせて固着し、上ギヤボックス６
３及び下ギヤボックス６４にて被蔽されている。上ギヤ
ボックス６３の上部側方には油圧モータ６５が装着さ
れ、該油圧モータ６５の回転軸６６にピニオンギヤ６７
を嵌着して前記ホイールギヤ６２と噛合させてある。

【００２９】また、上ギヤボックス６３にメタル６８を
固着して駆動輪６１の外側面とフランジ６１ａの上面と
を枢支するとともに、下ギヤボックス６４にメタル６９
を固着して駆動輪６１の外側面とホイールギヤ６２の下
面とを枢支している。更に、上ギヤボックス６３とレジ
ューサ５０の下端はボルト締めにて固定され、且つ、下
ギヤボックス６４と先端管１９Ｂの上端もボルト締めに
て固定される。そして、駆動輪６１の外側面と上下ギヤ
ボックス６３，６４との隙間に、夫々ダストシール７０
及びパッキン７１が介装されている。

【００３０】而して、前記油圧モータ６５を駆動するこ
とにより、ピニオンギヤ６７が回転してホイールギヤ６
２へ回転力が伝達される。従って、駆動輪６１の上方に
設けられているレジューサ５０と下方に設けられている
先端管１９Ｂとの間で、ホイールギヤ６２と一体に駆動
輪６１が回転し、該駆動輪６１の内側面に固設されたリ
ボンスクリュウ５１が該駆動輪６１と一体に回転する。

【００３１】尚、前記油圧モータ６５の下方に回転計７
２が設けられ、伝達軸７３を介して前記回転軸６６と回
転計７２を接続し、該回転計７２により油圧モータ６５
の回転数を測定して、リボンスクリュウ５１の回転状態
を検出できるように形成してある。

【００３２】斯くして、図２に示したように、掘削され
た土砂が真空吸引（バキューム）により排土管１９へ吸
入される際、先端管１９Ｂの内部で前記リボンスクリュ
ウ５１が回転しているので、掘削土砂とエアーが混練さ
れて粘着性が低下し、掘削土砂の取り込み効率が極めて
良好になる。また、先端管１９Ｂの内壁面に付着する掘
削土砂はリボンスクリュウ５１の外縁部により削り取ら
れ、土砂の付着による閉塞を防止できる。

【００３３】更に、リボンスクリュウ５１の回転で岩片
や礫等を砕きながら上方へ移動させるので、岩片や礫が
吸入口に喰い込んだり、複数個の岩片や礫が重なり合っ
て先端管１９Ｂの内部で閉塞することがない。万一、大
きな岩片や礫等が取り込まれたときは、先端管１９Ｂの
上部に設けられているレジューサ５０が閉塞されるの
で、然るときは、作業員がデッキ１８でレジューサ５０
を取り外して岩片等を除去することができる。従って、
切羽の近くまで作業員が入る必要がなく、作業の安全性
を確保できる。

【００３４】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない
限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該
改変されたものに及ぶことは当然である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は排土管下
方の先端管内にリボンスクリュウを配設し、駆動装置に
より該リボンスクリュウを回転させるので、掘削土砂の
付着や岩片等の喰い込みによる排土管の閉塞を防止でき
る。従って、バキュームと相俟って掘削土砂の取り込み
効率が極めて良好になり、排土操作を円滑に行うことが
可能となるとともに、閉塞した排土管を修復するための
着脱作業をなくして安全性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】深礎掘削機の概要を示す解説断面図。

【図２】掘削機本体の縦断側面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。

【図４】図２のＢ−Ｂ線矢視図。

【図５】駆動装置の内部構成を示す縦断側面図。

【符号の説明】

１０ 深礎掘削機 １７ 掘削機本体 １９ 排土管 １９Ａ 幹管 １９Ｂ 先端管 ４３ 中央カッタヘッド ５１ リボンスクリュウ ６０ 駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591020412 佐藤建設工業株式会社 東京都港区新橋２−21−１−301 (71)出願人 592009409 株式会社サンテック 東京都千代田区２番町３番地13 (71)出願人 391035795 株式会社白石 東京都千代田区丸の内三丁目４番１号 (71)出願人 594056421 白川電気土木株式会社 愛知県名古屋市昭和区白金三丁目21番５号 (71)出願人 000183392 住友電設株式会社 大阪府大阪市西区阿波座２丁目１番４号 (71)出願人 000207780 大豊建設株式会社 東京都中央区新川１丁目24番４号 (71)出願人 000212739 中電工事株式会社 愛知県名古屋市瑞穂区洲雲町４丁目45番地 (71)出願人 000219820 株式会社トーエネック 愛知県名古屋市中区栄１丁目20番31号 (71)出願人 598041603 東光電氣工事株式會社 東京都千代田区西神田１丁目４番５号 (71)出願人 592049542 株式会社ヒメノ 愛知県名古屋市東区東大曽根町12番19号 (71)出願人 000177944 山加電業株式会社 東京都渋谷区渋谷２丁目11番３号 (72)発明者 小田 信夫 愛知県名古屋市熱田区横田二丁目３番24号 中部電力株式会社中央送変電建設所内 (72)発明者 久野 武紀 愛知県名古屋市熱田区横田二丁目３番24号 中部電力株式会社中央送変電建設所内 (72)発明者 酒井 勝 愛知県豊川市穂ノ原２丁目１番地 熊谷テ クノス株式会社内 (72)発明者 村瀬 芳生 愛知県名古屋市中区栄四丁目６番25号 川 北電気工業株式会社内 (72)発明者 池田 誠紀 愛知県名古屋市東区葵二丁目12−１ナカノ ビル４Ｆ 佐藤建設工業株式会社名古屋支 店内 (72)発明者 荒川 利明 愛知県名古屋市昭和区鶴舞二丁目14番20号 株式会社サンテック中部支社内 (72)発明者 児玉 康孝 東京都千代田区神田岩本町１−14白石第２ ビル 株式會社白石内 (72)発明者 木下 吉郎 愛知県名古屋市昭和区白金三丁目21番５号 白川電気土木株式会社内 (72)発明者 奥村 晃 大阪府大阪市西区阿波座二丁目一番四号 住友電設株式会社内 (72)発明者 中西 芳雄 愛知県名古屋市中村区角割町５丁目７−２ 大豊建設株式会社名古屋支店内 (72)発明者 在間 敏明 愛知県名古屋市港区遠若町３−７−１ 中 電工事株式会社内 (72)発明者 渡辺 伸一 愛知県名古屋市港区千年３−１−32 株式 会社トーエネック本店別館内 (72)発明者 寺澤 廣行 愛知県名古屋市中区新栄１丁目33番２号 東光電氣工事株式會社中部支社内 (72)発明者 清水 雅朋 愛知県名古屋市東区東大曽根町12番19号 株式会社ヒメノ中部支店内 (72)発明者 栗原 整一 愛知県名古屋市千種区今池５−１−５今池 ビル 山加電業株式会社名古屋支社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削機本体をグリッパにて坑内に固定
   し、且つ、該掘削機本体の下部に設けたカッタにて掘削
   を行うとともに、坑軸に沿って配管した排土管の下端部
   を前記カッタの背部に配設し、該排土管にて掘削土砂を
   バキューム排土するように構成した深礎掘削機に於い
   て、前記排土管は上方の幹管と、該幹管の下方に設けら
   れた先端管とからなり、該先端管内の軸方向にリボンス
   クリュウを配設するとともに、駆動装置により該先端管
   の内部でリボンスクリュウを回転できるように構成され
   たことを特徴とする深礎掘削機の排土装置。