JPH11280370A - 深礎掘削機の排土管伸縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 排土量を調整可能にするとともに、掘削土砂
中の岩片等の喰い込みによる排土管の詰まりを防止する
ことにより、バキューム排土を円滑化させる。 【解決手段】 排土管１９は、幹管１９Ａの下端部に先
端管１９Ｂの上端部を挿通してある。先端管には内ドラ
ム７０が外挿され、内ドラムの下端と先端管とを連結ロ
ッド７１にて連結する。内ドラムの上部外側に上下動ジ
ャッキ７２のシリンダ本体を固定し、上下動ジャッキの
ピストンロッド先端を下ドラム４７の上面に連結する。
また、内ドラムと下ドラムとは相互にスライド自在に係
合してある。ブッシュ５０で支持された下ドラムを反力
受けにして上下動ジャッキを伸縮させると、内ドラムが
上下動し、それに伴い先端管が上下動して排土管１９が
伸縮する。従って、先端管の下端部に設けられている斜
設開口部５２と、中央カッタヘッド４３の背部との間隔
が変化して、排土管１９の排土量を調整できる。

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
めの排土管伸縮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にはバキュー
ム排土方式の他、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、掘削地盤の土
質の違い等により掘削された土砂量が増減した場合は、
排土管から坑外へ排出する土砂量を調整する必要が生じ
る。また、掘削された土砂中に排土管の吸入部より大き
な岩片や礫等があった場合は、該岩片や礫を坑外へ排出
できないばかりでなく、該岩片や礫等が排土管の先端開
口部に喰い込んで排土管が閉塞されることもある。

【０００４】そこで、掘削条件の違い等により排土量を
調整可能にするとともに、掘削土砂中の岩片等の喰い込
みによる排土管の詰まりを防止することにより、バキュ
ーム排土を円滑に行うことができるようにするために解
決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該
課題を解決することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
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下方の先
端管とからなり、前記幹管の下端部に先端管の上端部が
挿通され、且つ、前記幹管に対して先端管を上下動自在
に設け、、該先端管の下端部と前記カッタの背部との間
隔を調整可能に形成した深礎掘削機の排土管伸縮装置を
提供するものである。

【０００６】

【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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】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ー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。

【００１１】次に図２乃至図４に従って掘削機本体１７
の構成を具体的に説明する。該掘削機本体１７の中央に
は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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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
外側には外輪ギア３４_OUT を噛合させるとともに、該ピ
ニオン３７の内側には内輪ギア３４_INを噛合させる。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、該円孔３８内に前記モータ３６
の本体が上下動自在に貫挿されて、且つ、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。

【００１５】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、一方、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。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１２０
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、三ツ矢状に形成されている。

【００１６】そして、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の下面にカッ
タビット４４を配設する。尚、最外周カッタヘッド４１
は全体が伸縮ジャッキになっており、外輪ホイール３９
_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。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。

【００１７】尚、掘削に併行して前記シフトジャッキ３
３を伸長させてギアボックス３２を押し下げることによ
り、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
た後、シフトジャッキ３３を収縮して該シフトジャッキ
３３の１ストローク分だけ掘削機本体１７を沈降させ
る。そして、再び前記グリッパプレート３１を坑壁に圧
接して、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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】而して、前記デッキ１８、メインフレーム
２９及びギアボックス３２は夫々中空円盤状乃至は中空
円筒状に形成され、中心が中空になって上下に貫通して
いる。そして、デッキ１８の中空部には上ドラム４５の
下端を嵌合することにより、該上ドラム４５をデッキ１
８の上方へ立設してある。また、メインフレーム２９の
中空部には中央ドラム４６を上下動自在に貫挿するとと
もに、ギアボックス３２の中空部には下ドラム４７を上
下動自在に貫挿してある。更に、上ドラム４５の下端開
口部内に中央ドラム４６の上端部分を挿入するととも
に、中央ドラム４６の下端開口部内に下ドラム４７の上
端部分を挿入してある。

【００２２】また、前記中央ドラム４６の下端をギアボ
ックス３２の中空部上縁に固定するとともに、該中央ド
ラム４６の下端近傍左右両側に円孔４８を開穿して、該
円孔４８の外側に固定ジャッキ４９を内側へ向けて突設
することにより、該固定ジャッキ４９のピストンロッド
先端に嵌着したブッシュ５０が円孔４８を介して中央ド
ラム４６の内腔へ出入りできるように形成する。一方、
前記下ドラム４７の上端近傍左右両側にも円孔５１を開
穿しておく。これにより、円孔４８と円孔５１とを位置
合わせしたうえで、前記固定ジャッキ４９にてブッシュ
５０を突出させると、該ブッシュ５０が円孔５１にも係
合して中央ドラム４６と下ドラム４７とが一体に連結さ
れることになる。通常運転時には、これらの中央ドラム
４６及び下ドラム４７はこの連結状態になっている。

【００２３】そして、このように上下三段に連なった上
ドラム４５、中央ドラム４６及び下ドラム４７の中空部
に排土管１９を挿通して、該排土管１９の先端（下端）
を中央カッタヘッド４３のハブ４３ｈの直近上方に位置
させる。ここで、該排土管１９の先端は一隅を切欠して
斜設してある（斜設開口部５２）。これにより開口面積
が大きくなるので、掘削土砂を吸引し易くなる。

【００２４】ここで、図２及び図３に示した如く、該排
土管１９は上方の幹管１９Ａと下方の先端管１９Ｂとか
らなり、前記幹管１９Ａの下端部に先端管１９Ｂの上端
部が挿通され、デッキ１８の高さ付近で二重管構造にな
っている。また、幹管１９Ａの下端はブラケット（図示
せず）を介して中央ドラム４６に支承されるとともに、
先端管１９Ｂには内ドラム７０が外挿され、且つ、該内
ドラム７０の下端と先端管１９Ｂとは連結ロッド７１に
て連結されている。ここで、連結ロッド７１は周方向等
間隔に３本設けられている。

【００２５】そして，内ドラム７０の上部左右外側に上
下動ジャッキ７２のシリンダ本体を固定するとともに、
該上下動ジャッキ７２のピストンロッド先端を下ドラム
４７の上面に連結してある。また、内ドラム７０の下部
外側面と下ドラム４７の上面中空部内側面とは相互にス
ライド自在に係合されている。斯くして、排土管伸縮装
置８０が構成され、前記ブッシュ５０で支持された下ド
ラム４７を反力受けにして、上下動ジャッキ７２を伸縮
させると内ドラム７０が上下動し、それに伴い先端管１
９Ｂが上下動して排土管１９が伸縮することになる。

【００２６】次に、図５に従って排土管伸縮装置８０の
伸縮動作を説明する。同図（ａ）は前記上下動ジャッキ
７２を最長位置まで伸長した状態を示し、ブッシュ５０
で支持された下ドラム４７に対して内ドラム７０が上方
へ移動し、前記先端管１９Ｂが最上位置まで引き上げら
れている。従って、先端管１９Ｂの下端部と中央カッタ
ヘッド４３の背部との間隔が最大になっている。

【００２７】この状態から、前記上下動ジャッキ７２を
収縮していけば、内ドラム７０が徐々に下方へ移動して
先端管１９Ｂが下降し、同図（ｂ）に示すように、上下
動ジャッキ７２を最短位置まで収縮した状態では、前記
先端管１９Ｂが最下位置まで引き下げられる。従って、
先端管１９Ｂの下端部と中央カッタヘッド４３の背部と
の間隔が最小となる。

【００２８】このように、先端管１９Ｂの下端部高さを
変えることにより、掘削土砂量の増減に応じて排土能力
（吸込量）の調整を行うことができるとともに、先端管
１９Ｂの斜設開口部５２に喰い込むおそれのある大きな
岩片や礫等がある場合は、先端管１９Ｂを上下に揺動し
て該先端管１９Ｂの下端部で岩片や礫等を打ち砕いて小
片に分割することもできる。

【００２９】また、前記固定ジャッキ４９のピストンロ
ッドを収縮することにより、ブッシュ５０を下ドラム４
７の円孔５１から引き抜いて、中央ドラム４６と下ドラ
ム４７との連結を解除すると、先端管１９Ｂを幹管１９
Ａの下端から外して内ドラム７０及び下ドラム４７と共
に下方へ抜き取ることができる。これにより、前述した
先端管１９Ｂの上下動だけでは対処しきれないトラブル
にも手際良く対応することができる。また、組立や解体
も能率的に行なうことができる。

【００３０】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。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る深礎
掘削機の排土伸縮装置は、排土管を上方の幹管と下方の
先端管とに分割し、幹管に対して先端管を上下動可能に
したことにより、先端管の下端部とカッタの背部との間
隔を調整することができる。従って、掘削地盤の土質の
違い等により掘削土砂量が増減した場合は、前記先端管
を上下に移動して土砂の吸込量を変えることにより、排
土管から坑外へ排出する排土量を任意に調整することが
できる。

【００３２】また、先端管の上下動で掘削土砂中の岩片
や礫等を打ち砕いて小片に分割することにより、岩片等
の喰い込みによる排土管の詰まりを防止して、深礎掘削
に於けるバキューム排土を円滑に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】深礎掘削機の概要を示す解説側面断面図。

【図２】掘削機本体の側面断面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。

【図４】図２のＢ−Ｂ線矢視図。

【図５】（ａ）（ｂ）は排土管伸縮装置の作動状態を示
す解説側面断面図。

【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 ７０ 内ドラム ７１ 連結ロッド ７２ 上下動ジャッキ ８０ 排土管伸縮装置

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 三村 友男 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (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下方の先端管とからな
   り、前記幹管の下端部に先端管の上端部が挿通され、且
   つ、前記幹管に対して先端管を上下動自在に設け、該先
   端管の下端部と前記カッタの背部との間隔を調整可能に
   形成したことを特徴とする深礎掘削機の排土管伸縮装
   置。