JP7703404B2 - トンネル掘削機 - Google Patents

Description

本明細書は、トンネル掘削機を開示する。

シールド掘進機等のトンネル掘削機を用いたトンネル掘削工法の一つとして、土圧式工法がある。この土圧式工法では、地山を掘削するカッターヘッドと隔壁との間のカッターチャンバーの圧力が適切な高圧に保持される。これにより、地山の掘削による地盤沈下や地盤隆起の発生が抑制される。

地山を掘削して生じた土砂は、カッターチャンバーからスクリューコンベヤによって排出される。カッターチャンバーは高圧に保持されているので、スクリューコンベヤから土砂が噴出することがある。この土砂の噴出を防ぐため、スクリューコンベヤの排出口にロータリーフィーダを設けることが提案されている。更に、粘度質の土砂によってロータリーフィーダが詰まることを防止するため、ロータリーフィーダの土砂保持空間を区画する翼体を着脱可能にすることが提案されている。この様なシールド掘進機が、特許文献１に開示されている。

特開平６－２００６９４号公報

特許文献１のシールド掘進機では、土砂の土質の変化に対応させて、ロータリーフィーダの翼体が着脱される。この翼体の着脱には、シールド掘進機を停止させる必要がある。この翼体の着脱は、シールド掘進機の掘削効率を低下させる。

本出願人の意図するところは、土砂の土質の変化で停止せずに掘削できるトンネル掘削機の提供にある。

好ましいトンネル掘削機は、地山を掘削するカッターヘッドと、前記カッターヘッドとの間にカッターチャンバーを形成する隔壁と、掘削で生じる土砂を前記カッターチャンバーから排出するスクリューコンベヤと、前記スクリューコンベヤから排出される前記土砂を閉じ込め前記土砂の一部を包み込んで分割土砂を形成し排出する、一対のコンベヤベルトを含む排出装置とを備える。

このトンネル掘削機は、スクリューコンベヤから排出される土砂を一対のコンベヤベルトで閉じ込め、土砂から分割土砂を形成し排出する。これにより、土砂の噴出が抑制される。このトンネル掘削機は、一対のコンベヤベルトで土砂を閉じ込め分割土砂を排出するので、砂礫質の土砂でも粘度質の土砂でも排出できる。このトンネル掘削機は、土砂の土質が変化しても停止せずに、掘削しうる。

図１は、一実施形態に係るトンネル掘削機の断面図である。 図２は、図１のトンネル掘削機の排出装置の部分拡大図である。 図３（Ａ）は図２の線分IIIＡ－IIIＡに沿った断面図であり、図３（Ｂ）は図２の線分IIIＢ－IIIＢに沿った断面図であり、図３（Ｃ）は図２の線分IIIＣ－IIIＣに沿った断面図である。 図４（Ａ）は図２の線分IVＡ－IVＡに沿った断面図であり、図４（Ｂ）は図２の線分IVＢ－IVＢに沿った断面図であり、図４（Ｃ）は図２の線分IVＣ－IVＣに沿った断面図である。 図５（Ａ）は図２の線分ＶＡ－ＶＡに沿った一対のコンベヤベルトが密着した使用状態の断面図であり、図５（Ｂ）はこの断面における一対のコンベヤベルトの間に土砂が流入する空間が形成された使用状態の断面図である。 図６（Ａ）は図２の排出装置の一対のコンベヤベルトの間に土砂が流入した使用状態が示された説明図であり、図６（Ｂ）は排出装置の一対のコンベヤベルトが土砂の一部を包み込んで分割土砂を形成した使用状態が示された説明図であり、図６（Ｃ）は排出装置の一対のコンベヤベルトが分割土砂を排出し始めた使用状態が示された説明図である。 図７（Ａ）は図２の排出装置の一対のコンベヤベルトが分割土砂を排出中である使用状態が示された説明図であり、図７（Ｂ）は排出装置の一対のコンベヤベルトが分割土砂を排出し終える前の使用状態が示された説明図であり、図７（Ｃ）は排出装置の一対のコンベヤベルトが分割土砂を排出し終えた使用状態が示された説明図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態が詳細に説明される。

図１には、一実施形態に係るトンネル掘削機１が示されている。このトンネル掘削機１は、その内部でセグメント２を組立てるシールド掘進機である。このトンネル掘削機１は例示であって、シールド掘進機以外の他の掘削機にも適用可能である。ここでは、説明の便宜上、トンネル掘削機１の進行方向を前方とし進行方向の反対方向を後方として説明がされる。

このトンネル掘削機１は、掘削機本体３と、地山を掘削するカッターヘッド４と、カッターヘッド４と共に回転するカッタードラム５とを備える。このカッタードラム５は、掘削機本体３に回転可能に支持されている。

トンネル掘削機１は、図示されないが、セグメント２を押圧してトンネル掘削機１を前進させる複数のシールドジャッキを備える。これらのシールドジャッキは、ジャッキスプレッダーをセグメント２に押しつける。この反力によって、トンネル掘削機１は、地山を掘削しつつ前進しうる。

トンネル掘削機１の掘削機本体３は、筒状の胴体６と、胴体６の前方に配置される隔壁７とを備える。胴体６の断面形状は例えば円形である。この胴体６は例示であって、その断面形状は矩形であっても良いし、多角形であってもよい。隔壁７は、胴体６の前方開口を閉塞する。

カッターヘッド４は、隔壁７の前方に配置されている。図示されないが、カッターヘッド４には、多数のカッタービットやローラーカッター等の刃が取り付けられている。

カッタードラム５の形状は環状である。このカッタードラム５は、カッターヘッド４に複数の支柱９で連結されている。カッタードラム５は、隔壁７に回転可能に支持されている。このトンネル掘削機１では、カッタードラム５が駆動装置によって回転させられることで、カッターヘッド４が回転する。なお、トンネル掘削機１は、必ずしも、カッタードラム５を備えなくてもよく、カッターヘッド４を駆動する回転軸を備えていればよい。

隔壁７は、カッタードラム５によって、リング状の外側隔壁７Ａと円盤状の内側隔壁７Ｂとに分割されている。図示されないが、外側隔壁７Ａは、内周縁からカッタードラム５の外周面に対向して延びる周壁を備える。この周壁とカッタードラム５の外周面との間は、複数の土砂シールでシールされている。同様に、図示されないが、内側隔壁７Ｂは、外周縁からカッタードラム５の内周面に対向して延びる周壁を備える。この周壁とカッタードラム５の内周面との間は、複数の土砂シールでシールされている。

このトンネル掘削機１では、内側隔壁７Ｂの中央部とカッターヘッド４の中央部とは、ロータリジョイント１０によって、接続している。このロータリジョイント１０によって、回転するカッターヘッド４と隔壁７との間で油圧配管や電線が接続されている。

このトンネル掘削機１では、カッターヘッド４と隔壁７との間に、カッターチャンバー８が形成されている。地山をカッターヘッド４で掘削して生じる土砂は、このカッターチャンバー８に流入する。

トンネル掘削機１は、更に、カッターチャンバー８から土砂を排出するスクリューコンベヤ１１と、接続管１２と、排出装置１３とを備える。

スクリューコンベヤ１１は、掘削機本体３の内部に配置されている。スクリューコンベヤ１１は、ケーシング１１Ａとケーシング１１Ａ内で回転するスクリュー１１Ｂとを備える。ケーシング１１Ａの前方はカッターチャンバー８に開口している。スクリューコンベヤ１１は、スクリュー１１Ｂが回転することで、ケーシング１１Ａ内の土砂を後方に搬出可能である。

接続管１２は、スクリューコンベヤ１１の後方開口に接続されている。この接続管１２の後方開口に、排出装置１３が接続されている。この接続管１２には、その開口を開閉可能にするゲート１４が取り付けられている。なお、接続管１２に、ゲート１４が取り付けられなくてもよい。

トンネル掘削機１は、更に、スクリューコンベヤ１１から排出される土砂の量を計測する排土量計測装置６４を備える。

図２には、接続管１２の後方部と排出装置１３とが示されている。図２には、このトンネル掘削機１が備えるセンサ１５が共に示されている。センサ１５は、排土量計測装置６４に接続されている。接続管１２は、案内管１６を備える。案内管１６の後方に排出装置１３が接続されている。案内管１６と排出装置１３との間は土砂シール１７でシールされている。

排出装置１３は、下方に位置するコンベヤベルト１８と、多数のローラ１９と、上方に位置するコンベヤベルト２０と、多数のローラ２１とを備える。コンベヤベルト１８は、多数のローラ１９に掛け渡されている。コンベヤベルト１８は、多数のローラ１９に案内されて巡回可能である。これらのローラ１９は、コンベヤベルト１８の巡回によって回転する従動ローラである。コンベヤベルト２０は、多数のローラ２１に掛け渡されている。コンベヤベルト２０は、多数のローラ２１に案内されて巡回可能である。これらのローラ２１は、コンベヤベルト２０の巡回によって回転する従動ローラである。図示されないが、この排出装置１３は、コンベヤベルト１８を巡回させる駆動ローラと、コンベヤベルト２０を巡回させる他の駆動ローラとを備える。なお、この排出装置１３は、駆動ローラを備えなくてもよい。

図３（Ａ）には、図２の線分IIIＡ－IIIＡに沿った案内管１６の断面が示されている。この断面形状は、接続管１２の前方部と同様の円形である。

図３（Ｂ）には、図２の線分IIIＢ－IIIＢに沿った案内管１６の断面が示されている。図３（Ｂ）の断面形状は楕円形である。図３（Ｂ）での案内管１６の開口断面の高さは図３（Ａ）のそれより小さい。図３（Ｂ）での案内管１６の開口断面の幅は図３（Ａ）のそれより大きい。

図３（Ｃ）には、図２の線分IIIＣ－IIIＣに沿った案内管１６の断面が示されている。図３（Ｃ）の断面形状は楕円形である。図３（Ｃ）での案内管１６の開口断面の高さは図３（Ｂ）のそれより小さい。図３（Ｃ）での案内管１６の開口断面の幅は図３（Ｂ）のそれより大きい。

この案内管１６は、その開口形状を図３（Ａ）の円形から図３（Ｃ）の楕円形に変換している。案内管１６では、開口断面の高さが後方に向かって漸減し、開口断面の幅が後方に向かって漸増している。ここでは、図３（Ａ）から図３（Ｃ）での案内管１６の開口断面形状を円形及び楕円形としたが、本発明はこれに限られない。案内管１６の開口断面形状は、矩形でもよいし、多角形であってもよい。

図３（Ｃ）には、図２の線分IIIＣ－IIIＣに沿った排出装置１３の断面が、案内管１６の断面と共に示されている。図３（Ｃ）には、複数のローラ１９のうち、案内管１６の開口断面形状に沿わせて配置される複数の第一案内ローラ２２と、コンベヤベルト１８の端部をコンベヤベルト２０に押し付ける一対の押圧ローラ２３とが示されている。同様に、複数のローラ２１のうち、案内管１６の開口断面形状に沿わせて配置される複数の第一案内ローラ２４と、コンベヤベルト２０の端部をコンベヤベルト１８に押し付ける一対の押圧ローラ２５とが示されている。図示されないが、コンベヤベルト１８及びコンベヤベルト２０のそれぞれの端部には、長手方向に沿って土砂シールとしてのパッキンが貼付けられている。

このコンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０とが形成する空間２６には、案内管１６から土砂が流入する。コンベヤベルト１８の端部とコンベヤベルト２０の端部とは、シールされている。流入する土砂によって、コンベヤベルト１８は第一案内ローラ２２の配置に沿って変形する。同様に、コンベヤベルト２０は第一案内ローラ２４の配置に沿って変形する。図３（Ｃ）には、この様に変形したコンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０とが形成する空間２６が示されている。

図４（Ａ）には、図２の線分IVＡ－IVＡに沿った排出装置１３の断面が示されている。図４（Ａ）には、複数のローラ１９のうち、コンベヤベルト１８を所定の楕円形状に沿わせる様に配置される複数の第二案内ローラ２８と、コンベヤベルト１８の端部をコンベヤベルト２０に押し付ける一対の押圧ローラ２９とが示されている。同様に、複数のローラ２１のうち、コンベヤベルト２０を所定の楕円形形状に沿わせる様に配置される複数の第二案内ローラ３０と、コンベヤベルト２０の端部をコンベヤベルト１８に押し付ける一対の押圧ローラ３１とが示されている。

図４（Ａ）では、コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０とが形成する空間２６の断面形状は楕円形である。図４（Ａ）での空間２６の断面の高さは図３（Ｃ）のそれより小さい。図４（Ａ）での空間２６の断面の幅は図３（Ｃ）のそれより大きい。

図４（Ｂ）には、図２の線分IVＢ－IVＢに沿った排出装置１３の断面が示されている。図４（Ｂ）には、複数のローラ１９のうち、コンベヤベルト１８を他の所定の楕円形形状に沿わせる様に配置される複数の第三案内ローラ３２と、コンベヤベルト１８の端部をコンベヤベルト２０に押し付ける一対の押圧ローラ３３とが示されている。同様に、複数のローラ２１のうち、コンベヤベルト２０を他の所定の楕円形状に沿わせる様に配置される複数の第三案内ローラ３４と、コンベヤベルト２０の端部をコンベヤベルト１８に押し付ける一対の押圧ローラ３５とが示されている。

図４（Ｂ）では、コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０とが形成する空間２６の断面形状は楕円形である。図４（Ｂ）での空間２６の断面の高さは図４（Ａ）のそれより小さい。図４（Ｂ）での空間２６の断面の幅は図４（Ａ）のそれより大きい。

図４（Ｃ）には、図２の線分IVＣ－IVＣに沿った排出装置１３の断面が示されている。図４（Ｃ）には、複数のローラ１９のうち、コンベヤベルト１８を支持する第四案内ローラ３６と、コンベヤベルト１８の端部をコンベヤベルト２０に押し付ける一対の押圧ローラ３７とが示されている。同様に、複数のローラ２１のうち、コンベヤベルト２０を支持する第四案内ローラ３８と、コンベヤベルト２０の端部をコンベヤベルト１８に押し付ける一対の押圧ローラ３９とが示されている。

図４（Ｃ）での空間２６の断面の高さは図４（Ｂ）のそれより小さい。図４（Ｃ）での空間２６の断面の幅は図４（Ｂ）のそれより大きい。

コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０との形成する空間２６の高さは、図３（Ｃ）から図４（Ｃ）まで後方に向かって漸減している。この空間２６の幅は、図３（Ｃ）から図４（Ｃ）まで後方に向かって漸増している。図３（Ｃ）から図４（Ｃ）に示される空間２６の断面形状は例示であって、これに限られない。空間２６の断面形状は、矩形でもよいし、多角形であってもよい。

図５（Ａ）には、図２の線分ＶＡ－ＶＡに沿った排出装置１３の断面が示されている。図５（Ａ）には、複数のローラ１９のうち、コンベヤベルト１８を支持する第一可動ローラ４０と、コンベヤベルト１８の端部をコンベヤベルト２０に押し付ける一対の押圧ローラ４１とが示されている。同様に、複数のローラ２１のうち、コンベヤベルト２０を支持する第一可動ローラ４２と、コンベヤベルト２０の端部をコンベヤベルト１８に押し付ける一対の押圧ローラ４３とが示されている。

図５（Ａ）では、第一可動ローラ４０がコンベヤベルト１８をコンベヤベルト２０に押し付けている。同様に、第一可動ローラ４２がコンベヤベルト２０をコンベヤベルト１８に押し付けている。これにより、コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０とが密着している。

図５（Ｂ）には、図５（Ａ）とは異なる排出装置１３の使用状態が示されている。図５（Ｂ）では、第一可動ローラ４０が、図５（Ａ）の位置より下方に位置している。同様に、第一可動ローラ４２が、図５（Ａ）の位置より上方に位置している。これにより、コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０との間には、土砂が流入する空間２６が形成されている。第一可動ローラ４０及び４２は、図５（Ａ）に示される閉位置と図５（Ｂ）に示される開位置との間で移動可能である。

図２には、更に、複数のローラ１９のうち、コンベヤベルト１８を支持する第二可動ローラ４４、第三可動ローラ４８、第四可動ローラ５２、第五可動ローラ５６及びテンションローラ６０が示されている。第二可動ローラ４４、第三可動ローラ４８、第四可動ローラ５２及び第五可動ローラ５６は、第一可動ローラ４０と同様に、閉位置と開位置との間で移動可能である。テンションローラ６０は、コンベヤベルト１８のテンションを調整する。

同様に、複数のローラ２１のうち、コンベヤベルト２０を支持する第二可動ローラ４６、第三可動ローラ５０、第四可動ローラ５４、第五可動ローラ５８及びテンションローラ６２が示されている。第二可動ローラ４６、第三可動ローラ５０、第四可動ローラ５４及び第五可動ローラ５８は、第一可動ローラ４２と同様に、閉位置と開位置との間で移動可能である。テンションローラ６２は、コンベヤベルト２０のテンションを調整する。

図示されないが、排出装置１３は、ローラ移動装置を備える。ローラ移動装置は、第一可動ローラ４０、第一可動ローラ４２、第二可動ローラ４４、第二可動ローラ４６、第三可動ローラ４８、第三可動ローラ５０、第四可動ローラ５２、第四可動ローラ５４、第五可動ローラ５６及び第五可動ローラ５８のそれぞれを独立に閉位置と開位置とに移動させるアクチュエータを備える。このアクチュエータは、特に限定されないが、例えば、油圧シリンダである。

図６（Ａ）には、排出装置１３の使用状態が示されている。第一可動ローラ４０及び４２と、第二可動ローラ４４及び４６と、第三可動ローラ４８及び５０とは開位置にある。第四可動ローラ５２及び５４と、第五可動ローラ５６及び５８とは閉位置にある。コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０との間に流入した土砂は、第四可動ローラ５２と第四可動ローラ５４とに堰き止められている。コンベヤベルト１８の幅方向端部とコンベヤベルト２０の幅方向端部とは、図示されないが、押圧ローラで押圧されパッキンでシールされている。このトンネル掘削機１では、コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０に土砂が圧力を保持した状態で閉じ込められている。

図６（Ａ）の使用状態から、更に、コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０との間に土砂が流入する。流入する土砂によりコンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０とが送られる。第一可動ローラ４０及び４２が、コンベヤベルト１８及びコンベヤベルト２０を案内しつつ、閉位置に移動する。第四可動ローラ５２及び５４が、コンベヤベルト１８及びコンベヤベルト２０を案内しつつ、開位置に移動する。この様にして、排出装置１３は、図６（Ａ）の使用状態から図６（Ｂ）の使用状態にされる。

図６（Ｂ）の使用状態では、第一可動ローラ４０及び４２が閉位置にあり、第四可動ローラ５２及び５４が開位置にある。コンベヤベルト１８を支持する他のローラ１９の位置とコンベヤベルト２０を支持する他のローラ２１の位置とは、図６（Ａ）の使用状態と同様である。この図６（Ｂ）の使用状態では、コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０が、土砂の一部を分離し土砂から分割土砂を形成し、この分割土砂を閉じ込めている。

図６（Ｂ）の使用状態から、第二可動ローラ４４及び４６が、コンベヤベルト１８及びコンベヤベルト２０を案内しつつ、閉位置に移動する。第五可動ローラ５６及び５８が、コンベヤベルト１８及びコンベヤベルト２０を案内しつつ、開位置に移動する。この様にして、排出装置１３は、図６（Ｂ）の使用状態から図６（Ｃ）の使用状態にされる。

図６（Ｃ）の使用状態では、第二可動ローラ４４及び４６が閉位置にあり、第五可動ローラ５６及び５８が開位置にある。その他のローラ１９及び２１の位置は、図６（Ｂ）の使用状態と同様である。この図６（Ｃ）の使用状態では、コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０が土砂を閉じ込めている。分割土砂は、コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０と間から排出装置１３の外に排出されている。

図６（Ｃ）の使用状態から、第一可動ローラ４０及び４２が、コンベヤベルト１８及びコンベヤベルト２０を案内しつつ、開位置に移動する。土砂が、第一可動ローラ４０及び４２の間まで流入する。第三可動ローラ４８及び５０が、コンベヤベルト１８及びコンベヤベルト２０を案内しつつ、閉位置に移動する。この様にして、排出装置１３は、図６（Ｃ）の使用状態から図７（Ａ）の使用状態にされる。

図７（Ａ）の使用状態では、第一可動ローラ４０及び４２が開位置にあり、第三可動ローラ４８及び５０が閉位置にある。この図７（Ａ）の使用状態では、コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０が土砂を閉じ込めている。分割土砂は、コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０と間から排出装置１３の外に、更に排出されている。

図７（Ａ）の使用状態から、第二可動ローラ４４及び４６が、コンベヤベルト１８及びコンベヤベルト２０を案内しつつ、開位置に移動する。土砂が、第二可動ローラ４４及び４６の間まで流入する。第四可動ローラ５２及び５４が、コンベヤベルト１８及びコンベヤベルト２０を案内しつつ、閉位置に移動する。この様にして、排出装置１３は、図７（Ａ）の使用状態から図７（Ｂ）の使用状態にされる。

図７（Ｂ）の使用状態では、第二可動ローラ４４及び４６が開位置にあり、第四可動ローラ５２及び５４が閉位置にある。この図７（Ｂ）の使用状態では、コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０が土砂を閉じ込めている。分割土砂は、コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０と間から排出装置１３の外に、更に排出されている。

図７（Ｂ）の使用状態から、第三可動ローラ４８及び５０が、コンベヤベルト１８及びコンベヤベルト２０を案内しつつ、開位置に移動する。土砂が、第三可動ローラ４８及び５０の間まで流入する。第五可動ローラ５６及び５８が、コンベヤベルト１８及びコンベヤベルト２０を案内しつつ、閉位置に移動する。この様にして、排出装置１３は、図７（Ｂ）の使用状態から図７（Ｃ）の使用状態にされる。

図７（Ｃ）の使用状態では、第三可動ローラ４８及び５０が開位置にあり、第五可動ローラ５６及び５８が閉位置にある。この図７（Ｃ）の使用状態では、コンベヤベルト１８とコンベヤベルト２０が土砂を閉じ込めている。分割土砂の全部が排出されている。

この図７（Ｃ）の使用状態は、図６（Ａ）の使用状態に戻っている。この様に、この排出装置１３は、図６（Ａ）から図７（Ｂ）まで、その使用状態を変化させ、この使用状態の変化を繰り返すことで、土砂から分割土砂を繰り返し形成し、繰り返し排出しうる。

図６（Ａ）から図７（Ｃ）の使用状態に示される様に、センサ１５は、分割土砂の高さ及び幅を検出できる位置に配置されている。このセンサ１５は、特に限定されないが、例えば、レザーセンサである。排土量計測装置６４は、センサ１５から分割土砂の検出信号を受信する。

このトンネル掘削機１は、スクリューコンベヤ１１から排出される土砂を一対のコンベヤベルト１８、２０で閉じ込めながら、土砂の一部を包み込んで分割土砂を形成し排出する。これにより、排出される土砂の噴出が抑制される。

このトンネル掘削機１では、スクリューコンベヤ１１の排出口から土砂の噴出が抑制されている。従来、土砂の噴出を抑制するため、スクリューコンベヤ１１の全長を長くして土砂の減圧が図られていた。このトンネル掘削機１では、土砂の噴出が抑制されているので、スクリューコンベヤ１１の全長が従来のそれより短くできる。

このトンネル掘削機１は、一対のコンベヤベルト１８、２０で土砂を閉じ込めるので、土砂の土質が変化しても土砂を排出できる。このトンネル掘削機１は、土砂の土質が変化しても停止することなく、掘削しうる。このトンネル掘削機１は、掘削効率に優れる。

トンネル掘削機１は、好ましくは、前述の様に、スクリューコンベヤ１１の排出口側から一対のコンベヤベルト１８．２０に土砂を案内する案内管１６を備える。この案内管１６の開口断面の高さが後方に向かって漸減し、開口断面の幅が後方に向かって漸増する。

この案内管１６によって、土砂の断面形状の高さが低く幅が広くされる。これにより、この土砂は、一対のコンベヤベルト１８、２０で閉じ込め易くされる。

トンネル掘削機１は、好ましくは、前述の様に、一対のコンベヤベルト１８、２０を案内する、複数の第一案内ローラ２２及び２４と、複数の第二案内ローラ２８及び３０と、複数の第三案内ローラ３２及び３４とを備える。複数の第一案内ローラ２２及び２４と、複数の第二案内ローラ２８及び３０と、複数の第三案内ローラ３２及び３４とは、一対のコンベヤベルト１８．２０が形成する空間２６の高さが後方に向かって漸減し、この空間２６の幅が後方に向かって漸増する様に配置される。

これにより、一対のコンベヤベルト１８、２０によって閉じ込められる土砂の断面形状の高さが更に低く幅が更に広くされる。これにより、土砂から分割土砂が分離し易くされている。また、土砂と共に移動するコンベヤベルト１８、２０で土砂の断面形状を変更することで、土砂の土質が変化しても、土砂の断面形状の変更が容易にされている。

なお、ここでは、コンベヤベルト１８及び２０の送り方向に、第一案内ローラ２２及び２４と、第二案内ローラ２８及び３０と、第三案内ローラ３２及び３４とが配置されたがこれに限られない。コンベヤベルト１８及び２０の送り方向に、更に多数のローラ１９が並べられ、空間２６の高さ及び幅が変更されてもよい。

このトンネル掘削機１は、複数の第一案内ローラ２２、２４、複数の第二案内ローラ２８、３０、複数の第三案内ローラ３２及び３４と共に、案内管１６を備えたが、案内管１６を備えなくてもよい。また、このトンネル掘削機１は、案内管１６を備える一方で、複数の第一案内ローラ２２、２４、複数の第二案内ローラ２８、３０、複数の第三案内ローラ３２及び３４を備えなくてもよい。このトンネル掘削機１は、案内管１６で、分割土砂を分離可能な断面高さまで、土砂の断面を変形させてもよい。

このトンネル掘削機１は、第一可動ローラ４０、４２、第二可動ローラ４４、４６、第三可動ローラ４８、５０、第四可動ローラ５２、５４、第五可動ローラ５６及び５８によって、分割土砂が形成されたが、これに限らない。コンベヤベルト１８及び２０の送り方向に並べられる可動ローラの数は、これより多くてもよいし、少なくともよい。

このトンネル掘削機１は、第一可動ローラ４０、４２、第二可動ローラ４４、４６、第三可動ローラ４８、５０、第四可動ローラ５２、５４、第五可動ローラ５６及び５８によって、所定の高さ、所定の幅及び所定の長さで、分割土砂が形成される。これにより、所定の体積の分割土砂が形成される。トンネル掘削機１は、この所定の体積の分割土砂として土砂を排出することで、排土量を従来の精度より高精度に計測しうる。

このトンネル掘削機１は、好ましくは、分割土砂を検出できるセンサ１５を備える。トンネル掘削機１は、センサ１５で、分割土砂の高さ及び幅を検出しうる。これにより、トンネル掘削機１は、分割土砂の体積をより高精度に計測しうる。

このトンネル掘削機１は、好ましくは、図１に示される排土量計測装置６４を備える。この排土量計測装置６４が、センサ１５から分割土砂の検出信号を受信する。排土量計測装置６４は、センサ１５からの信号と、コンベヤベルト１８及び２０の速度とから、分割土砂の体積と、スクリューコンベヤ１１の排土量とを算出する。これにより、トンネル掘削機１は、排土量を高精度に計測しうる。

なお、排土量計測装置６４は、センサ１５を用いずに、排出装置１３から分割土砂の体積とコンベヤベルト１８及び２０の速度とを得てもよい。具体的には、分割土砂の体積は、第一可動ローラ４０、４２、第二可動ローラ４４、４６、第三可動ローラ４８、５０、第四可動ローラ５２、５４、第五可動ローラ５６及び５８の位置情報によって得ることができる。

この排出装置１３とセンサ１５とは、スクリューコンベヤ１１に近くに取り付けられている。これにより、トンネル掘削機１は、排土量を大きなタイムラグを生じることなく計測しうる。この排土量に基づいて、カッターチャンバー８の圧力が迅速に調整されうる。この観点から、この排出装置１３は、スクリューコンベヤ１１の排出口に、又は、スクリューコンベヤ１１の排出口に案内管１６を介して取り付けられることが好ましい。

［開示項目］
以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。

［項目１］
地山を掘削するカッターヘッド４と
カッターヘッド４との間にカッターチャンバー８を形成する隔壁７と
掘削で生じる土砂をカッターチャンバー８から排出するスクリューコンベヤ１１と、
スクリューコンベヤ１１から排出される土砂を閉じ込め土砂の一部を包み込んで分割土砂を形成し排出する、一対のコンベヤベルト１８、２０を含む排出装置１３と
を備える、トンネル掘削機１。

［項目２］
一対のコンベヤベルト１８、２０を案内する複数の可動ローラ４０、４２を備え、
それぞれの可動ローラ４０、４２が一対のコンベヤベルト１８、２０が互いに離れて空間を形成可能な開位置と、一対のコンベヤベルト１８、２０を密着させる閉位置とに移動可能である、項目１に記載のトンネル掘削機１。

［項目３］
可動ローラ４０、４２が開位置から閉位置に移動することで、一対のコンベヤベルト１８、２０が、土砂の一部を包み込んで分割土砂を形成する、項目２に記載のトンネル掘削機１。

［項目４］
スクリューコンベヤ１１の排出口側から一対のコンベヤベルト１８、２０に土砂を案内する案内管１６を備え、
案内管１６の開口断面の高さが後方に向かって漸減し、開口断面の幅が後方に向かって漸増する、項目１から３のいずれかに記載のトンネル掘削機１。

［項目５］
一対のコンベヤベルト１８、２０が形成する空間の高さが後方に向かって漸減し、空間の幅が後方に向かって漸増する様に配置され、一対のコンベヤベルト１８、２０を案内する複数の案内ローラ２２、２４、２８、３０を備える、項目１から４のいずれかに記載のトンネル掘削機１。

［項目６］
土砂から所定の体積の分割土砂を分離し、
分割土砂の体積とコンベヤベルト１８、２０の速度とから排土量を算出する排土量計測装置６４を備える、項目１から５のいずれかに記載のトンネル掘削機。

１・・・トンネル掘削機
４・・・カッターヘッド
７・・・隔壁
８・・・カッターチャンバー
１１・・・スクリューコンベヤ
１３・・・排出装置
１６・・・案内管
１８、２０・・・コンベヤベルト
２２、２４、２８、３０、３２、３４、３６、３８・・・案内ローラ
４０、４２、４４、４６、４８、５０、５２、５４、５６、５８・・・可動ローラ
６４・・・排土量計測装置

Claims (5)

1. 地山を掘削するカッターヘッドと
   前記カッターヘッドとの間にカッターチャンバーを形成する隔壁と
   掘削で生じる土砂を前記カッターチャンバーから排出するスクリューコンベヤと、
   前記スクリューコンベヤから排出される前記土砂を閉じ込め前記土砂の一部を包み込んで分割土砂を形成し排出する、一対のコンベヤベルトを含む排出装置と
   を備え、
   更に、一対のコンベヤベルトを案内する複数の可動ローラを備え、
   それぞれの可動ローラが前記一対のコンベヤベルトが互いに離れて空間を形成可能な開位置と、前記一対のコンベヤベルトを密着させる閉位置とに移動可能である、トンネル掘削機。
2. 前記可動ローラが前記開位置から前記閉位置に移動することで、前記一対のコンベヤベルトが、前記土砂の一部を包み込んで分割土砂を形成する、請求項１に記載のトンネル掘削機。
3. 前記スクリューコンベヤの排出口側から前記一対のコンベヤベルトに前記土砂を案内する案内管を備え、
   前記案内管の開口断面の高さが後方に向かって漸減し、前記開口断面の幅が後方に向かって漸増する、請求項１又は２に記載のトンネル掘削機。
4. 前記一対のコンベヤベルトが形成する空間の高さが後方に向かって漸減し、前記空間の幅が後方に向かって漸増する様に配置され、前記一対のコンベヤベルトを案内する複数の案内ローラを備える、請求項１から３のいずれかに記載のトンネル掘削機。
5. 前記土砂から所定の体積の前記分割土砂を分離し、
   前記分割土砂の体積とコンベヤベルトの速度とから排土量を算出する排土量計測装置を備える、請求項１から４のいずれかに記載のトンネル掘削機。
   

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