(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-30
(45)【発行日】2023-11-08
(54)【発明の名称】排土詰まり解除装置
(51)【国際特許分類】
E21D 9/12 20060101AFI20231031BHJP
E21F 13/08 20060101ALI20231031BHJP
【ＦＩ】
E21D9/12 F
E21D9/12 J
E21F13/08
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020064968
(22)【出願日】2020-03-31
(65)【公開番号】P2021161767
(43)【公開日】2021-10-11
【審査請求日】2022-10-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000140292
【氏名又は名称】株式会社奥村組
(74)【代理人】
【識別番号】110002170
【氏名又は名称】弁理士法人翔和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】村中 浩昭
(72)【発明者】
【氏名】土居 武
(72)【発明者】
【氏名】安竹 馨
【審査官】荒井 良子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－１９２７８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－０８６１９２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ２１Ｄ ９／１２
Ｅ２１Ｆ １３／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の排土管が連結されて構成され、掘進機で発生した排土が内部に導入されて搬送される排土経路内に生じる排土の詰まりを解除する詰まり解除装置であって、前記複数の排土管を互いに連結する連結部に配された流体供給部と、
前記流体供給部と接続され、該流体供給部に加圧流体を供給する供給手段とを有し、
前記連結部が、前記掘進機で掘削された掘削坑の急曲線部に複数配されており、
前記急曲線部に配置された前記連結部は、前記排土が搬送される搬送方向に沿って配されており、
前記供給手段は、前記急曲線部に配置された前記連結部のそれぞれに配された前記流体供給部に対して、前記加圧流体の供給先を該搬送方向の下流側から上流側に向かって順次切り替えて供給し、
前記急曲線部に配置された前記連結部は、直管状の第１部材と、可撓性を有し、第１部材と接合される第２部材とをそれぞれ有し、
前記流体供給部は、第１部材に設けられている、排土詰まり解除装置。
【請求項2】
第１部材は、前記搬送方向における第２部材の下流側に連結されている、請求項１に記載の排土詰まり解除装置。
【請求項3】
前記流体供給部は、前記排土経路に脱着可能に設けられている、請求項１又は２に記載の排土詰まり解除装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、排土詰まり解除装置に関する。
【背景技術】
【0002】
トンネル工事等で使用する掘進機の一つである泥土圧式のシールド掘進機では、掘削時に発生する掘削土砂などを、複数の排土管を連結して構成される排土経路を介してシールド掘進機の後方側へと送り、後方側に待機している運搬手段である土砂トロッコへ搬出して掘削坑外へと排出している。あるいは土砂トロッコを用いずに排土経路で掘削坑外へと搬送している。
シールド掘進機の掘削の進行に伴い掘削坑は長くなることから、搬送経路を用いて排土を搬送する場合、掘削の進行に合わせて排土管を適宜連結して排土経路の長さを延長している。排土経路が長くなると排土経路内、すなわち排土管内での排土の詰まりが懸念されることから、例えば特許文献１では、排土を排出する搬送装置としてのスクリューコンベアの排土口に分離装置を配置し、分離装置による分離後の細粒分を、排土管を介して加圧流体供給管より供給される加圧流体の圧力によってシールド掘進機の後方へと搬送している。
シールド掘進機の掘削の進行に伴い掘削坑は長くなることから、搬送経路を用いて排土を搬送する場合、掘削の進行に合わせて排土管を適宜連結して排土経路の長さを延長している。排土経路が長くなると排土経路内、すなわち排土管内での排土の詰まりが懸念されることから、例えば特許文献１では、排土を排出する搬送装置としてのスクリューコンベアの排土口に分離装置を配置し、分離装置による分離後の細粒分を、排土管を介して加圧流体供給管より供給される加圧流体の圧力によってシールド掘進機の後方へと搬送している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平１１－１３１９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の技術では、排土管内に搬送方向の上流側から加圧流体を供給して排土を搬送している。他方、シールド掘進機で掘削した掘削坑が急激に曲がる急曲線部での排土管内の詰まりについては言及されておらず、急曲線部での排土の詰まりを解消することは難しい。
【0005】
本発明の課題は、上述した従来技術が有する欠点を解消し得る排土詰まり解除装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、複数の排土管が連結されて構成され、掘進機で発生した排土が内部に導入されて搬送される排土経路内に生じる排土の詰まりを解除する詰まり解除装置であって、前記複数の排土管を互いに連結する連結部に配された流体供給部と、前記流体供給部と接続され、該流体供給部に加圧流体を供給する供給手段とを有し、前記連結部が、前記掘進機で掘削された掘削坑の急曲線部に複数配されている、排土詰まり解除装置を提供するものである。
【発明の効果】
【0007】
本発明の排土詰まり解除装置によれば、急曲線部における排土の詰まりを解除することができる。さらに、排土の詰まりが解除され、安定した排土搬送を行える。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の一実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0010】
最初に、掘進機の構成について説明し、次に排土詰まり解除装置について説明する。
図１に示すシールド掘進機１を例に掘進機について説明する。図１はシールド掘進機１の内部を側面から透かして見せた要部構成図である。図中、矢印Ｃは掘削坑の周方向、矢印Ｅは掘削坑２０の延在方向、矢印Ｆは排土の搬送方向を示している。
シールド掘進機１は、カッタヘッド２と機器本体３との間のチャンバ４内に泥土を充填した状態で掘進することにより泥土圧を発生させ、その泥土圧を切羽の土圧に対抗させた状態で掘進を行う泥土圧式のシールド掘進機１である。この場合、チャンバ４内の泥土は、カッタヘッド２により掘削された土砂に添加材を注入して練り混ぜることにより生成されており、不透水性と塑性流動性（自由に変形および移動できる性質）とを有している。
図１に示すシールド掘進機１を例に掘進機について説明する。図１はシールド掘進機１の内部を側面から透かして見せた要部構成図である。図中、矢印Ｃは掘削坑の周方向、矢印Ｅは掘削坑２０の延在方向、矢印Ｆは排土の搬送方向を示している。
シールド掘進機１は、カッタヘッド２と機器本体３との間のチャンバ４内に泥土を充填した状態で掘進することにより泥土圧を発生させ、その泥土圧を切羽の土圧に対抗させた状態で掘進を行う泥土圧式のシールド掘進機１である。この場合、チャンバ４内の泥土は、カッタヘッド２により掘削された土砂に添加材を注入して練り混ぜることにより生成されており、不透水性と塑性流動性（自由に変形および移動できる性質）とを有している。
【0011】
シールド掘進機１の機器本体３の前面には、カッタヘッド２が機器本体３の周方向に沿って正逆方向に回転可能な状態で設置されている。カッタヘッド２は、地盤の切羽を掘削する部材であり、切羽に対向する面である前面に複数のビットおよびスクレーパツース等の刃部５が設置されている。カッタヘッド２の外周には、コピーカッタが設置されている。コピーカッタは、掘削坑２０が急激に曲がる急曲線部２２の施工時の余堀り、シールド掘進機１の姿勢制御等を行う役割を備えている。カッタヘッド２には、図示しない添加材注入部が設けられている。
カッタヘッド２の裏面には、練混ぜ翼６が設置されていて、カッタヘッド２が回転するとチャンバ４内の土砂と添加材とを撹拌混合するように構成されている。
カッタヘッド２の裏面には、練混ぜ翼６が設置されていて、カッタヘッド２が回転するとチャンバ４内の土砂と添加材とを撹拌混合するように構成されている。
【0012】
シールド掘進機１を構成する機器本体３は、前胴プレート３ａと、その後方から前胴プレート３ａに係合する後胴プレート３ｂとを備えている。前胴プレート３ａ及び後胴プレート３ｂは、例えば円筒状の鋼製板により形成されており、機器本体３の外形を形成するとともに、機器本体３の内部に中空空間を形成する。
【0013】
前胴プレート３ａの前面側には、機器本体３内の中空空間を切羽側と機内側とに分ける隔壁７が設置されている。この隔壁７の切羽側、すなわち、カッタヘッド２と隔壁７との間に、チャンバ４が設けられている。チャンバ４には、カッタヘッド２により掘削された土砂等がカッタヘッド２の図示しない貫通孔を通じて取り込まれる。
【0014】
隔壁７よりも機内側には、カッタヘッド２を正逆方向に回転させるモータ（駆動源）であるカッタ駆動体８、中折れジャッキ９ａ、シールドジャッキ９ｂ、排土搬送手段であるスクリューコンベア１０及びエレクタ１１等が設置されている。
中折れジャッキ９ａは、前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとを連結するとともに、シールド掘進機１の推進方向や姿勢を修正する周知の機器である。シールド掘進機１は、
この中折れジャッキ９ａに圧油を供給し、前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとを予め決められた方向および角度に屈折させた状態でシールド掘進機１を推進することにより、シールド掘進機１の推進方向や姿勢を制御可能とされている。
シールドジャッキ９ｂは、機器本体３の後方に設置されたセグメントＳＧに反力をとってシールド掘進機１を前進させるための推進力を発生させる周知の機器である。エレクタ１１は、セグメントＳＧを把持して掘削坑２０の周方向Ｃに旋回し、組立位置に移送する周知の装置である。
中折れジャッキ９ａは、前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとを連結するとともに、シールド掘進機１の推進方向や姿勢を修正する周知の機器である。シールド掘進機１は、
この中折れジャッキ９ａに圧油を供給し、前胴プレート３ａと後胴プレート３ｂとを予め決められた方向および角度に屈折させた状態でシールド掘進機１を推進することにより、シールド掘進機１の推進方向や姿勢を制御可能とされている。
シールドジャッキ９ｂは、機器本体３の後方に設置されたセグメントＳＧに反力をとってシールド掘進機１を前進させるための推進力を発生させる周知の機器である。エレクタ１１は、セグメントＳＧを把持して掘削坑２０の周方向Ｃに旋回し、組立位置に移送する周知の装置である。
【0015】
スクリューコンベア１０は、チャンバ４内に取り込まれた土砂と添加材との混合されたものを排土３２として機外に排出するための機器である。スクリューコンベア１０は、延在方向Ｅに延びた筒状のケーシング１０ｃ内に、延在方向Ｅに延設された回転駆動可能なスクリュー部材１０ｄが配されたものである。スクリューコンベア１０は、機器本体３の底部側において隔壁７を貫通し、チャンバ４内に配置された取込端部１０ａから機器本体３の後方において機器本体３の高さ方向中央より上方に配置された排出端部１０ｂに向かって斜め上向きに連続的に延在した状態で機器本体３内に設けられている。
【0016】
排出端部１０ｂには、スクリューコンベア１０で搬送された排土３２を、内部に導入して搬送方向Ｆに向かって搬送する排土経路５４が落下部１２を介して接続されている。本実施形態おいて、搬送方向Ｆとは、掘削坑２０の延在方向Ｅにおいて、シールド掘進機１が位置する側を上流側とし、発進縦坑２１が位置する側を下流側としたとき、上流側から下流側に向かう方向である。
落下部１２の下流端に設けられたフランジ部１２ａは、排土経路５４の上流端５４ａとの連結部位を構成している。落下部１２には、加圧流体の一例である圧縮空気ＡＰが供給される高圧噴射ノズル１３が取り付けられている。高圧噴射ノズル１３に供給された圧縮空気ＡＰは、落下部１２の内部空間に噴射され、排土３２を撹拌するものである。
排土経路５４は、図２に示すように、複数の排土管５３を連結して構成されている。排土経路５４は、掘削坑２０の天井、側壁面などの掘削坑２０内に隅に配設されている。排土経路５４の下流端側には、図２に示すように、運搬手段となる土砂トロッコ２３が配されている。土砂トロッコ２３は、排土経路５４の下流端５４ｂと発進縦坑２１との間を往復移動可能な周知の構成である。
落下部１２の下流端に設けられたフランジ部１２ａは、排土経路５４の上流端５４ａとの連結部位を構成している。落下部１２には、加圧流体の一例である圧縮空気ＡＰが供給される高圧噴射ノズル１３が取り付けられている。高圧噴射ノズル１３に供給された圧縮空気ＡＰは、落下部１２の内部空間に噴射され、排土３２を撹拌するものである。
排土経路５４は、図２に示すように、複数の排土管５３を連結して構成されている。排土経路５４は、掘削坑２０の天井、側壁面などの掘削坑２０内に隅に配設されている。排土経路５４の下流端側には、図２に示すように、運搬手段となる土砂トロッコ２３が配されている。土砂トロッコ２３は、排土経路５４の下流端５４ｂと発進縦坑２１との間を往復移動可能な周知の構成である。
【0017】
シールド掘進機１は、図示はしない運転室内に設けられた制御部により全体の動作が制御され、カッタヘッド２の回転により地下の地盤を掘削することで掘削坑２０を形成する。カッタヘッド２の回転によりチャンバ４内に取り込まれて添加材と混合された掘削土砂は、チャンバ４の下部から取込端部１０ａを介してスクリューコンベア１０のケーシング１０ｃ内に排土３２として取り込まれる。取り込まれた排土３２は、ケーシング１０ｃ内に配置されているスクリュー部材１０ｄが回転駆動することで、搬送方向Ｆ（機器本体３の後方）へ搬送され、排出端部１０ｂから落下部１２を介して排土経路５４へと案内される。排土経路５４を搬送される排土３２は、下流端５４ｂから土砂トロッコ２３へと搬出され、土砂トロッコ２３の移動で発進縦坑２１側へと送られる。送られた排土３２は、発進縦坑２１側に配置される排土処理装置において処理される。
なお、図示を省略したが、カッタヘッド２には、泥土圧を発生させるための送泥ポンプを有する送泥経路がチャンバ４を介して接続されている。送泥経路には、排土処理装置で処理された泥土が導入され、送泥ポンプによってチャンバ４に向かって圧送されることで、カッタヘッド２に供給される泥土圧を発生させている。
なお、図示を省略したが、カッタヘッド２には、泥土圧を発生させるための送泥ポンプを有する送泥経路がチャンバ４を介して接続されている。送泥経路には、排土処理装置で処理された泥土が導入され、送泥ポンプによってチャンバ４に向かって圧送されることで、カッタヘッド２に供給される泥土圧を発生させている。
【0018】
ところで、掘削時に発生する掘削土砂（泥土ともいう）と添加剤とが混合された排土３２を、スクリューコンベア１０及び排土経路５４を用いて機器本体３の後方側へと搬送する場合、シールド掘進機１の掘削の進行に伴い掘削坑２０は長くなる。このため、掘削の進行に合わせて排土経路５４を構成する排土管５３を適宜増設して連結して排土経路５４
の長さを延長する。排土経路５４が長くなると排土経路内、すなわち排土管５３内での排土３２の詰まりが懸念される。特に、図３に示すように、シールド掘進機１で掘削した掘削坑２０の急曲線部２２においては、排土経路５４（排土管５３）内の詰まりが発生し易くなる。また、一箇所詰まりが発生すると、それよりも上流側の排土経路５４（排土管５３）内においても詰まりが発生し易くなる。
の長さを延長する。排土経路５４が長くなると排土経路内、すなわち排土管５３内での排土３２の詰まりが懸念される。特に、図３に示すように、シールド掘進機１で掘削した掘削坑２０の急曲線部２２においては、排土経路５４（排土管５３）内の詰まりが発生し易くなる。また、一箇所詰まりが発生すると、それよりも上流側の排土経路５４（排土管５３）内においても詰まりが発生し易くなる。
【0019】
そこで本実施形態では、図２に示すように、掘削坑２０内に排土詰まり解除装置３０を備えている。排土詰まり解除装置３０は、複数の排土管５３が連結されて構成され、シールド掘進機１で発生した排土３２が内部に導入されて搬送される排土経路５４内に生じる排土３２の詰まりを解除する解除装置である。排土３２の詰まりを解除するとは、詰まっている排土３２を取り除くことと、排土３２が詰まらないように抑制、防止する概念を含む。
排土経路５４は、排土管５３の連結個数を増減することで、その全長距離の増減が可能とされている。排土経路５４は、連結部５０と連結部５０Ａを介して複数の排土管５３を延在方向Ｅに連結することで、その全長を延長している。排土経路５４の全長は、例えば２０～４０ｍを想定している。排土経路５４の全長は、その上流端５４ａから土砂トロッコ２３が待機している下流端５４ｂまでの長さである。
排土経路５４は、排土管５３の連結個数を増減することで、その全長距離の増減が可能とされている。排土経路５４は、連結部５０と連結部５０Ａを介して複数の排土管５３を延在方向Ｅに連結することで、その全長を延長している。排土経路５４の全長は、例えば２０～４０ｍを想定している。排土経路５４の全長は、その上流端５４ａから土砂トロッコ２３が待機している下流端５４ｂまでの長さである。
【0020】
排土管５３は、延在方向Ｅにおける一本を１ピースとし、複数のピースが連結部５０によって延在方向Ｅに沿ってそれぞれ直列に接合されることで、排土経路５４を構成している。排土管５３は、鋼管で構成されている。排土管５３は、図４（ａ）に示すように、１ピース（１本）当たりの長さＬ１（延在方向Ｅへ延在する長さ）が例えば３ｍに設定されている。排土管５３の長さＬ１は、掘削する掘削坑２０の全長や施工性等を考慮して設定されるもので、３ｍに限定されるものではなく、例えば３ｍ～５ｍの範囲の長さのもの複数用意し、適宜長さの異なるものを組み合わせて接続して排土経路５４を形成してもよい。あるいは、同一の長さの排土管５３を複数連結して排土経路５４を形成してもよい。
【0021】
排土管５３の内径は、搬送する排土３２の量や掘削坑２０の径によってその大きさが決められる場合が多い。排土管５３の内径は、例えば２００ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲で、適宜選択して用いるのが好ましい。
排土管５３の、長手方向に位置する端部５３ａ、５３ｂには、排土管５３の外径よりも径大なフランジ部４７，４８がそれぞれ形成されている。フランジ部４７，４８は、落下部１２のフランジ部１２ａと同一径に形成されている。
排土管５３の、長手方向に位置する端部５３ａ、５３ｂには、排土管５３の外径よりも径大なフランジ部４７，４８がそれぞれ形成されている。フランジ部４７，４８は、落下部１２のフランジ部１２ａと同一径に形成されている。
【0022】
排土詰まり解除装置３０は、連結部５０Ａに配される流体供給部としてのエアバルブ５５と、エアバルブ５５と接続されていて、エアバルブ５５に加圧流体として圧縮空気ＡＰを供給する供給手段としてのコンプレッサ３７とを有している。本実施形態においてコンプレッサ３７は、１つの排土経路５４に対して１台設置されるが、設置形態は１台に限定するものではなく、複数台設置されていてもよい。コンプレッサ３７は、排土３２の詰まり具合によっても、その大きさは異なるが、耐久性、費用対効果等の観点から、吐出圧力（ＭＰａ）が０．１ＭＰａ～０．３ＭＰａ程度のコンプレッサ３７を用いるのが好ましい。
【0023】
コンプレッサ３７とエアバルブ５５とは、高圧ホース３９を介して接続されている。コンプレッサ３７とエアバルブ５５との接続形態は、コンプレッサ３７にエアバルブ５５と同数の高圧ホース３９を設け、各エアバルブ５５に高圧ホース３９を接続する形態が挙げられる。この場合、高圧ホース３９毎に常閉型の開閉弁を設け、必要に応じて開閉弁を開いて圧縮空気ＡＰを供給するエアバルブ５５を選択可能とするのが好ましい。
コンプレッサ３７は、複数の連結部５０Ａのそれぞれに配されたエアバルブ５５に対して、圧縮空気ＡＰの供給先を搬送方向Ｆの下流側から上流側に向かって順次切り替えて供
給するように構成されている。開閉弁が手動式の場合、掘削坑内の作業員が下流側の開閉弁から上流側の開閉弁に向かって順番に手動操作で開閉操作することで、圧縮空気ＡＰの供給先の切り替えを行える。開閉弁が電磁弁のような制御によって自動開閉する場合、前記制御部によって、下流側の開閉弁から上流側の開閉弁に向かって順番に開閉制御することで、圧縮空気ＡＰの供給先の切り替えを行える。
コンプレッサ３７は、複数の連結部５０Ａのそれぞれに配されたエアバルブ５５に対して、圧縮空気ＡＰの供給先を搬送方向Ｆの下流側から上流側に向かって順次切り替えて供
給するように構成されている。開閉弁が手動式の場合、掘削坑内の作業員が下流側の開閉弁から上流側の開閉弁に向かって順番に手動操作で開閉操作することで、圧縮空気ＡＰの供給先の切り替えを行える。開閉弁が電磁弁のような制御によって自動開閉する場合、前記制御部によって、下流側の開閉弁から上流側の開閉弁に向かって順番に開閉制御することで、圧縮空気ＡＰの供給先の切り替えを行える。
【0024】
別な接続形態としては、コンプレッサ３７に複数、例えば１本の高圧ホース３９を設け、該高圧ホース３９を何れか１つのエアバルブ５５と接続する形態が挙げられる。高圧ホース３９を接続するエアバルブ５５は、排土経路５４内において、排土３２が詰まる部分、あるいは詰まった部分の近くに設置されているエアバルブ５５とすることで、掘削坑２０内に多数の高圧ホース３９を設置しなくてよく、ホース設置スペースを確保する必要がなくなるので好ましい。排土３２が詰まる部分としては、主に急曲線部２２が挙げられる。なお、本実施形態において、高圧噴射ノズル１３には、コンプレッサ３７から延びる高圧ホース３９Ａが接続されていて、補助空気として圧縮空気ＡＰが供給される。
【0025】
排土経路５４は、互いに隣接配置された複数の排土管５３と、排土管同士の間に連結部５０、５０Ａを介在させ、これらを順次接続していくことで、搬送方向Ｆに延設される。つまり、連結部５０、５０Ａを複数用いる場合、該連結部５０、５０Ａは、搬送方向Ｆに沿って配される。
【0026】
シールド掘進機１で掘削された掘削坑２０には、図３に示すように、急曲線部２２が形成されることがある。急曲線部２２とは、曲率半径Ｒが５０ｍ以下の掘削坑２０の部位である。曲率半径Ｒが２０ｍ以下の掘削坑２０の部位を超急曲線部と呼ぶこともある。本実施形態における急曲線部２２には、このような超急曲線部も含まれる。急曲線部２２には、水平方向への湾曲、垂直方向への湾曲、あるいは水平面とこれと直交する垂直面との間に形成される空間内において傾斜した方向への湾曲したものがある。本実施形態の場合、急曲線部２２の湾曲する方向は、これら特定の方向の限定するものでない。
【0027】
本実施形態では、図４に示すように、急曲線部２２に設置される連結部５０Ａと、急曲線部２２以外に設置される連結部５０とは異なる構成としている。掘削坑２０が急曲線部２２を有する場合、排土経路５４に用いられる連結部の内の少なくとも１つの連結部５０Ａは、急曲線部２２に配されている。連結部５０Ａは、急曲線部２２以外に、排土経路５４の湾曲する部位に配置してもよい。
急曲線部２２に配置された連結部５０Ａは、直管状の第１部材５１と、第１部材５１と連結される可撓性を有する第２部材５２とを備えている。本実施形態において、掘削坑２０の急曲線部２２は、便宜的に一箇所とする。本実施形態において、急曲線部２２には連結部５０Ａが複数、具体的には３つ配されている。急曲線部２２が複数箇所ある場合、各急曲線部２２に必要な数の連結部５０Ａを設置するのが好ましい。本実施形態において、急曲線部２２には、連結部５０Ａと連結部５０Ａの間に排土管５３を配している。
急曲線部２２に配置された連結部５０Ａは、直管状の第１部材５１と、第１部材５１と連結される可撓性を有する第２部材５２とを備えている。本実施形態において、掘削坑２０の急曲線部２２は、便宜的に一箇所とする。本実施形態において、急曲線部２２には連結部５０Ａが複数、具体的には３つ配されている。急曲線部２２が複数箇所ある場合、各急曲線部２２に必要な数の連結部５０Ａを設置するのが好ましい。本実施形態において、急曲線部２２には、連結部５０Ａと連結部５０Ａの間に排土管５３を配している。
【0028】
急曲線部２２に配置された複数の連結部５０Ａは、基本的に同一構成であるので、以下、１つの連結部５０Ａの構成を例に説明する。連結部５０Ａを構成する第１部材５１は、排土管５３同様、鋼管で構成されており、搬送方向Ｆに長さを有している。第１部材５１の全長Ｌ２は、図５（ａ）に示すように排土管５３の全長Ｌ１及び第２部材５２の変形前の全長Ｌ３よりも短く形成されている。第１部材５１の全長Ｌ２は、取り回し性、重量の観点から、例えば２０ｃｍ以上３０ｃｍ以下の範囲内で、適宜設定するのが好ましい。
第１部材５１の内径は、排土管５３の内径と同一径である。第１部材５１の、長手方向に位置する端部５１ａ，５１ｂには、第１部材５１の直径よりも径大なフランジ部４１，４２が形成されている。本実施形態において、第１部材５１は、図２に示すように、搬送方向Ｆの下流側に位置する第２部材５２の下流側に連結されている。
第１部材５１の内径は、排土管５３の内径と同一径である。第１部材５１の、長手方向に位置する端部５１ａ，５１ｂには、第１部材５１の直径よりも径大なフランジ部４１，４２が形成されている。本実施形態において、第１部材５１は、図２に示すように、搬送方向Ｆの下流側に位置する第２部材５２の下流側に連結されている。
【0029】
本実施形態において、エアバルブ５５は、第１部材５１に設けられている。エアバルブ５５は、第１部材５１の管内とつながる流路と、流路を開閉するボール弁を備えている。ボール弁は平時、流路を閉塞していて、高圧ホース３９から圧縮空気ＡＰが供給されると流路を開放する常閉型の一方向弁である。エアバルブ５５は、流路の端部に形成された噴射口が第１部材５１の管内に臨むように、フランジ部４１，４２の間に位置する外周面５１ｃに装着されている。
【0030】
可撓性を有する第２部材５２は、蛇腹状の管材で構成されていて、搬送方向Ｆに延びている。第２部材５２の全長Ｌ３は、可撓させる前（変形前）の全長である。第２部材５２は少なくとも蛇腹部分が樹脂製であって、急曲線部２２の曲率に沿うように変形可能に構成されている。変形前の第２部材５２の全長Ｌ３は、第１部材５１の全長Ｌ２よりも長く形成されている。第２部材５２の、長手方向に位置する端部５２ａ，５２ｂには、第２部材５２の外径よりも径大なフランジ部４３，４４が形成されている。第１部材５１のフランジ部４１，４２及び第２部材５２のフランジ部４３，４４は、排土管５３のフランジ部４７，４８と同一径に形成されている。
【0031】
急曲線部２２以外に設置される連結部５０は、互いに対向する管材のフランジ部をビクトリックジョイント５６によって連結されることで構成される。急曲線部２２以外に設置される連結部としては、図２、図５（ｂ）に示す連結部５０Ｂに示すように、エアバルブ５５が装着された連結部材５１を備えていてもよい。連結部材５１は基本的には第１部材５１と同一の構成に形成されている。
【0032】
本実施形態において、エアバルブ５５が設けられた第１部材５１は、排土経路５４を構成する排土管５３や第２部材５２に対して脱着自在に設けられている。エアバルブ５５は、排土経路５４に対して第１部材５１を脱着することで、排土経路５４に脱着可能に設けられている。また、第１部材５１は、排土管５３、第２部材５２と組付けられたときに、エアバルブ５５が排土経路５４の下方側に位置するように組付けられる。
【0033】
第１部材５１、第２部材５２、排土管５３に設けられた各フランジ部は、固定手段となる半割継手の１例であるビクトリックジョイント５６によって連結される。
【0034】
このような構成の排土詰まり解除装置３０においては、図６に示すように、急曲線部２２がある場合、連結部５０Ａが急曲線部２２に位置するように組付ける。例えば急曲線部２２の手前にスクリューコンベア１０側と連結された排土管５３が位置している場合、該排土管５３と、既に組付けられている管との間に連結部５０Ａを割り込ませる。具体的には、スクリューコンベア１０側と連結された排土管５３のフランジ部４８と第２部材５２のフランジ部４３との互いに対向する端面を突き合わせて接合状態とする。そしてビクトリックジョイント５６を用いて、フランジ部４８とフランジ部４３とを連結することで、スクリューコンベア１０側の終端となる排土管５３の端部５３ｂと第２部材５２の端部５２ａとが固定される。
第２部材５２の外観形状を急曲線部２２の曲率に合うように変形させて第２部材５２の端部５２ｂの向きを変形前と変える。
第２部材５２の外観形状を急曲線部２２の曲率に合うように変形させて第２部材５２の端部５２ｂの向きを変形前と変える。
【0035】
端部５２ａに対して、その向きが変更された端部５２ｂのフランジ部４４に対し、連結部５０Ａを構成する第１部材５１の端部５１ａに形成されたフランジ部４１を、互いに対向する端面を突き合わせ接合する。そしてビクトリックジョイント５６を用いてフランジ部４４とフランジ部４１とを連結することで、向きが変更された第２部材５２と第１部材５１とが固定される。そして、第１部材５１の端部５２ｂに形成されたフランジ部４２と排土管５３のフランジ部４７を、互いに対向する端面を突き合わせ接合し、ビクトリック
ジョイント５６を用いてフランジ部４２とフランジ部４７とを連結することで、第１部材５１に排土管５３が固定される。
本実施形態では、急曲線部２２に３つの連結部５０Ａを配置し、連結部５０Ａと連結部５０Ａの間に排土管５３を配しているので、前記の連結作業を繰り返す。この場合、排土管５３のフランジ部４８と第２部材５２のフランジ部４３とは連結部５０で連結される。具体的には、ビクトリックジョイント５６で排土管５３のフランジ部４８と第２部材５２のフランジ部４３とを連結固定する。
シールド掘進機１の掘削が進み、排土経路５４の延長の必要がある場合、スクリューコンベア１０側の終端となる管と、既存管の間に連結部５０あるいは連結部５０Ａを追加することで排土経路５４を延長することができる。
ジョイント５６を用いてフランジ部４２とフランジ部４７とを連結することで、第１部材５１に排土管５３が固定される。
本実施形態では、急曲線部２２に３つの連結部５０Ａを配置し、連結部５０Ａと連結部５０Ａの間に排土管５３を配しているので、前記の連結作業を繰り返す。この場合、排土管５３のフランジ部４８と第２部材５２のフランジ部４３とは連結部５０で連結される。具体的には、ビクトリックジョイント５６で排土管５３のフランジ部４８と第２部材５２のフランジ部４３とを連結固定する。
シールド掘進機１の掘削が進み、排土経路５４の延長の必要がある場合、スクリューコンベア１０側の終端となる管と、既存管の間に連結部５０あるいは連結部５０Ａを追加することで排土経路５４を延長することができる。
【0036】
なお、排土経路５４の延長作業は、シールド掘進機１が停止している状態で行われる。また、図６に示すように、排土管同士を連結する場合、排土管５３と排土管５３の間に連結部材５１を配置し、連結部材５１の端部に形成されたフランジ部４５、４６と、一方の排土管５３のフランジ部４８と他方の排土管５３のフランジ部４７とをそれぞれ接合し、ビクトリックジョイント５６を用いて、フランジ部４５とフランジ部４８及びフランジ部４６とフランジ部４７とをそれぞれ連結すればよい。
【0037】
第１部材５１と排土管５３との連結後、高圧ホース３９をエアバルブ５５に接続する。組付け前に高圧ホース３９をエアバルブ５５に接続してもよいが、第１部材５１の組付け作業の妨げになることを考慮すると、高圧ホース３９とエアバルブ５５との接続は、排土経路５４が組みあがった後に接続するのが好ましい。高圧ホース３９を接続するエアバルブ５５は、急曲線部２２に配された連結部５０Ａの第１部材５１に設けたエアバルブ５５とする。そして、急曲線部２２において排土３２の詰まり部３２Ａが発生した場合、コンプレッサ３７を作動させることで、圧縮空気ＡＰが、急曲線部２２に配置された排土経路５４、詰まり第１部材５１内から管内に噴射され、その圧力によって詰まり部３２Ａが除去され、排土３２による詰まりが除去される。
【0038】
このように本実施形態に斯かる排土詰まり解除装置３０によると、詰まりが発生しやすい急曲線部２２に対し、圧縮空気ＡＰを供給することができるので、急曲線部２２での排土経路５４内の詰まりを解除することができる。また、排土経路５４内の詰まりが解除されることで、安定した排土搬送を行える。さらに急曲線部２２での排土３２の詰まりが解除されることで、急曲線部２２より搬送方向Ｆの上流側で発生する排土３２の詰まりの発生を抑制することにつながる。
【0039】
搬送方向Ｆに沿って配された複数の連結部５０Ａに対し、コンプレッサ３７からの圧縮空気ＡＰの供給先を搬送方向Ｆの下流側から上流側に向かって順次切り替えて供給することで、下流側から排土３２の詰まりを解除することができ、圧縮空気ＡＰの圧力で粉砕された排土破片が、搬送方向Ｆの上流側で詰まることを防止することにつながる。
【0040】
急曲線部２２に配置された連結部５０Ａは、可撓性を有する第２部材５２を有しているので、急曲線部２２の曲率に合わせて第２部材５２を変形させることで、排土経路５４の一部を急曲線部２２に容易に追従することができる。これにより急曲線部２２に配置される排土経路５４を複数の直管をつないで構成する場合よりも管内を流れる排土３２の流れがスムーズとなり、排土３２が詰まり難くなる。また、エアバルブ５５は、可撓性を有する第２部材５２と接合する第１部材５１に設けるので、可撓性を有する第２部材５２に設ける場合よりも、その位置ずれを抑制することができる。そのため、詰まった排土３２に対する圧縮空気ＡＰの狙いが当初の設定からずれることを抑制できるので、効率的に排土３２の詰まりを解除することができる。
さらに、連結部材５１及び第１部材５１に設けられたエアバルブ５５は、排土管５３及
び第１部材５１と組付けられたときに、排土経路５４の下方側に位置するので、排土経路５４の下方から圧縮空気ＡＰを経路内に噴射することができる。これにより、排土経路５４の下部に堆積している排土３２を撹拌することができ、排土３２の詰まりを抑制できるとともに、詰まりを効率よく解除することができる。
さらに、連結部材５１及び第１部材５１に設けられたエアバルブ５５は、排土管５３及
び第１部材５１と組付けられたときに、排土経路５４の下方側に位置するので、排土経路５４の下方から圧縮空気ＡＰを経路内に噴射することができる。これにより、排土経路５４の下部に堆積している排土３２を撹拌することができ、排土３２の詰まりを抑制できるとともに、詰まりを効率よく解除することができる。
【0041】
エアバルブ５５が設けられた第１部材５１は、第２部材５２の下流側に連結されているので、エアバルブ５５から噴射される圧縮空気ＡＰを搬送方向Ｆの下流側から詰まった排土３２（図６の詰まり部３２Ａ）に当てることができる。このため、圧縮空気ＡＰの圧力で粉砕された排土破片が、搬送方向Ｆの上流側において詰まることを防止することにつながる。
さらに、第１部材５１の全長Ｌ１は、変形前の第２部材５２の全長Ｌ３よりも短く形成されているので、第２部材５２に設ける場合よりも、交換時の作業性がよい。つまり、長尺部材である第２部材５２にエアバルブ５５を設置した場合、入り組んだ掘削坑２０などにおいてエアバルブ５５の交換作業が発生した際に、第２部材５２を交換しなければならず、作業がやりにくい。これに対し全長が短い第１部材５１や同様な構成の連結部材５１にエアバルブ５５を設置することで、交換時の作業性が、第２部材５２に設ける場合よりも格段に向上する。
さらに、第１部材５１の全長Ｌ１は、変形前の第２部材５２の全長Ｌ３よりも短く形成されているので、第２部材５２に設ける場合よりも、交換時の作業性がよい。つまり、長尺部材である第２部材５２にエアバルブ５５を設置した場合、入り組んだ掘削坑２０などにおいてエアバルブ５５の交換作業が発生した際に、第２部材５２を交換しなければならず、作業がやりにくい。これに対し全長が短い第１部材５１や同様な構成の連結部材５１にエアバルブ５５を設置することで、交換時の作業性が、第２部材５２に設ける場合よりも格段に向上する。
【0042】
エアバルブ５５を排土経路５４に対して脱着可能な第１部材５１や連結部材５１に設置することで、エアバルブ５５が脱着可能となる。これにより、エアバルブ交換時にエアバルブ５５を備えたユニットとして第２部材５２や連結部材５１を交換するだけでよく、掘削坑２０などの地上より狭い閉鎖的な空間内での作業性が向上する。
掘削坑２０内に配された高圧ホース３９をすべてのエアバルブ５５に接続して、コンプレッサ３７からの圧縮空気ＡＰをすべてのエアバルブ５５に同時に供給すると、排土経路５４の異なる部位から経路内に圧縮空気ＡＰが噴射される。これにより、排土３２が複数箇所で詰まった際に、複数箇所同時に詰まりを解除することができる。また、排土３２の詰まりが発生する前に、定期的に各エアバルブ５５から排土経路５４内に圧縮空気ＡＰを噴射する予備噴射を行うことで、排土３２の発生を抑制することにつながるので好ましい。
掘削坑２０内に配された高圧ホース３９をすべてのエアバルブ５５に接続して、コンプレッサ３７からの圧縮空気ＡＰをすべてのエアバルブ５５に同時に供給すると、排土経路５４の異なる部位から経路内に圧縮空気ＡＰが噴射される。これにより、排土３２が複数箇所で詰まった際に、複数箇所同時に詰まりを解除することができる。また、排土３２の詰まりが発生する前に、定期的に各エアバルブ５５から排土経路５４内に圧縮空気ＡＰを噴射する予備噴射を行うことで、排土３２の発生を抑制することにつながるので好ましい。
【0043】
本実施形態では、図２、図５、図６に示すように、搬送方向Ｆの上流側に位置する排土管５３と可撓性を有する第２部材５２との接合を直接、排土管５３のフランジ部４８と第２部材５２のフランジ部４３とを接合してビクトリックジョイント５６で連結した。急曲線部２２での詰まりの発生を抑制する観点から、連結部５０Ｂを構成する連結部材５１を、第２部材５２のフランジ部４３と排土管５３のフランジ部４８との間に介装し、排土管５３の端部５３ｂと第２部材５２の端部５２ａとを連結すると、第２部材５２の上流側において、エアバルブ５５から圧縮空気ＡＰを排土経路５４内に供給可能となるので好ましい。
【0044】
本実施形態では、落下部１２に高圧噴射ノズル１３を配しているが、エアバルブ５５からの圧縮空気ＡＰの導入により排土経路５４内での詰まりが解消可能な場合、高圧噴射ノズル１３は設置しなくてもよい。
本実施形態において、加圧流体は、コンプレッサ３７から供給される圧縮空気ＡＰとして説明したが、加圧流体としては、加圧された水を用いてもよい。
本実施形態において、加圧流体は、コンプレッサ３７から供給される圧縮空気ＡＰとして説明したが、加圧流体としては、加圧された水を用いてもよい。
【符号の説明】
【0045】
１ 掘進機
２０ 掘削坑
２２ 急曲線部
３０ 排土詰まり解除装置
３７ 供給手段
５０、５０Ａ、５０Ｂ 連結部
５１ 第１部材
５２ 第２部材
５３ 排土管
５４ 排土経路
５５ 流体供給部
Ｆ 搬送方向
ＡＰ 加圧流体
２０ 掘削坑
２２ 急曲線部
３０ 排土詰まり解除装置
３７ 供給手段
５０、５０Ａ、５０Ｂ 連結部
５１ 第１部材
５２ 第２部材
５３ 排土管
５４ 排土経路
５５ 流体供給部
Ｆ 搬送方向
ＡＰ 加圧流体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】