(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタ回転駆動装置により回転ディスクカッタを回転して切羽を切削あるいは破砕して掘進するトンネルボーリングマシンにおいて、
前記回転ディスクカッタが、切羽外周を環状に掘削する外周部カッタヘッドと、該外周部カッタヘッドの内側には前記環状に掘削する箇所の内側を掘削する中心部カッタヘッドとに分け、前記外周部カッタヘッドから中心部カッタヘッドへズリ通過孔を有するフランジ部と、そのフランジ部又はその近傍に設けた着脱手段により前記外周部カッタヘッドから前記中心部カッタヘッドを脱着自在に形成したものから成り、前記外周部と中心部カッタヘッドの装着により切羽全体を掘削するか、前記中心部カッタヘッドを外周部カッタヘッドから離脱して前方に開いた切羽を前記トンネルボーリングマシン内部から先行掘削を可能にし、さらに、
前記ズリ通過孔は外周部カッタヘッドのフランジ部と中心部カッタヘッドのフランジ部の全周にわたり設けられ、且つ外周部カッタヘッドのフランジ部に設けられたズリ通過孔と中心部カッタヘッドのフランジ部に設けられたズリ通過孔は常に合致されている、
ことを特徴とするトンネルボーリングマシン。
【請求項２】
前記中心部カッタヘッドの中心を、トンネルボーリングマシンの掘進方向縦断面の中心より上方に偏心した位置に設けたことを特徴とした請求項１に記載のトンネルボーリングマシン。
【請求項３】
前記中心部カッタヘッドの外周にあるフランジ部をトンネルボーリングマシンの坑内側に拡開し、これに合わせて外周部カッタヘッドの内周にあるフランジ部を脱着自在に合致させることにより、中心部カッタヘッドを坑内方向へ引き抜き可能にした請求項１又は２に記載のトンネルボーリングマシン。
【請求項４】
前記外周部カッタヘッドから中心部カッタヘッドの着脱手段が、前記外周部と前記中心部カッタヘッドの後端にある鋼板の両側に亘って配置した円環状側板を、ボルトで取り付けと取り外し可能にするか、前記外周部カッタヘッドに取り付けた切換ジャッキの係止体を中心部カッタヘッド側に出入可能にして取り付けと取り外し可能にしたものである請求項１乃至３のいずれかに記載のトンネルボーリングマシン。
【請求項５】
前記中心部カッタヘッドを２〜５分割にして、各分割部を取り外し、コンベアにより前記トンネルボーリングマシンの後方に一時搬送するようにした請求項１乃至４のいずれかに記載のトンネルボーリングマシン。
【請求項６】
前記中心部カッタヘッドの分割が、該中心部カッタヘッドの中心を通る中心分割線で２分割するか、中心を通る縦横の分割線で４分割するか、これら２又は４分割する中央に丸又は角型の分割体をさらに配置して３又は５分割にした請求項５に記載のトンネルボーリングマシン。
【請求項７】
前記２乃至５に分割した中心部カッタヘッドのうち、その中央に位置する分割体のカッタヘッドの外周にあるフランジ部をトンネルボーリングマシンの坑内側に開き、これに合わせて前記中央に位置する分割体の周りの周辺部の分割体の外周フランジを着脱自在に合致させることにより、前記中心に位置する分割体を坑内方向へ引き抜き可能にした請求項６に記載のトンネルボーリングマシン。
【請求項８】
前記外周部カッタヘッド内のズリ排出用ホッパ下に、掘削したズリをトンネルボーリングマシン後方に排出するズリ排出装置を設けた請求項１乃至７のいずれかに記載のトンネルボーリングマシン。
【請求項９】
カッタ回転駆動装置により回転ディスクカッタを回転して切羽を切削あるいは破砕して掘進するトンネルボーリングマシンの掘進方法において、
該トンネルボーリングマシンが粘土層や崩壊性地山に遭遇した時、
前記回転ディスクカッタから中心部カッタヘッドを取り外し、
トンネルボーリングマシン内あるいはトンネル内に一時移動し、
前記中心部カッタヘッドを取り外した中心部カッタヘッドの開口部から前方地山に地盤改良を実施するとともに、
前記中心部カッタヘッド開口部より分割型削孔機、又はバックホウなどの重機を使用して先行トンネルを掘進し、
トンネルボーリングマシンの上部２/３程度の先行トンネルを構築し、
その後、前記先行トンネルとその下部の地山とを前記トンネルボーリングマシンで掘進する、
ことを特徴とするトンネルボーリングマシンによるトンネル掘進方法。
【請求項１０】
前記中心部カッタヘッドの開口部を利用して、粘性土等の崩壊性地山に長尺鏡ボルトや注入式フォアパイルもしくはロックボルトを選択して施工する請求項９に記載のトンネルボーリングマシンの掘進方法。
【請求項１１】
前記中心部カッタヘッドの開口部を利用して、トンネル前方の探査を実施する請求項９に記載のトンネルボーリングマシンの掘進方法。
【請求項１２】
前記中心部カッタヘッドの開口部を利用して、先行トンネルを掘進したのち、前期外周部カッタヘッドと中心部カッタヘッドを嵌合し、あるいは中心部カッタヘッドを取り外したトンネルボーリングマシンの回転ディスクカッタにより、切羽を切削あるいは破砕して掘進するようにした請求項９に記載のトンネルボーリングマシンの掘進方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルボーリングマシン（ＴＢＭ）、詳細にはカッタヘッド構造に特徴を有するトンネルボーリングマシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のようなトンネル掘削装置があるが、これは掘削ヘッドが装着された掘削用ブームでトンネルを掘削するものであり、本発明のように本来的に回転ディスクによって切羽を切削あるいは破砕するＴＢＭとは基本的に別のものである。
【０００３】
また、ＴＢＭとして特許文献２の発明が開示されているものの、その要旨はトンネル上半分のズリをメインビームに内装された第一コンベアで、またその下方にトンネル下半分のズリを第二のコンベアで搬送するものである。結局、従来のＴＢＭは、図１８に示すように、カッタ駆動モータ１００軸に設けたピニオンで旋回ギアを回すことによりカッタヘッド１０１全体を回転させ、カッタヘッド１０１前面に取り付けたカッタビットにより切羽を掘削する。このようなＴＢＭが掘進不能になると、覆工体１０２の一部に設けた切開口１０３から人力、小規模掘削機、或いは発破を利用してＴＢＭ脇に設けた側抗１０４よりＴＢＭ前面まで掘削する。ついで、トンネルの切羽全体を発破や掘削機械で先行トンネル１０５を掘削してからカッタヘッド１０１を再駆動し、掘削したズリはカッタヘッドのスリットや、ディスクカッタービットの隙間（図示せず）からチャンバー内に取込み、ベルトコンベア１０６によりＴＢＭ外に排出される。ＴＢＭが掘進不能になると、ＴＢＭを解体する場合もある。なお、このＴＢＭはグリッパ１０７の後方にセグメント等の覆工体１０９を設置するシールドジャッキ１０８と、前方にも伸縮部１１０を介してカッタヘッド１０１を切羽に押し付けて掘削可能にしたスライドジャッキ１１１が、覆工作業と掘進作業を同時進行で行うことを可能にした、いわゆるテレスコタイプのものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３９４５１８号公報
【特許文献２】特開２００２−４７７６号公報
【０００５】
前記した特許文献２のＴＢＭを使用して岩盤にトンネルを掘削する際に、地層に断層がある場合、急激に地盤が弱くなる場合、湧水や非常に硬い岩盤層に遭遇する場合等の地層の変化が激しく、掘進能率が非常に悪くなることがあった。今まで、このような場合にはＴＢＭ坑内に設けた削孔機により、切羽前方にロッドを打ち込み、地盤に薬液やセメントミルクを注入することで地盤の強度を上げ、地下水を止めて地盤改良を行ってから、再掘進するが、ＴＢＭのカッタヘッドにはディスクカッタが多数取り付けられており、本発明である図１０の一部に示すように、ディスクカッタの周りの極めて限られたズリ取入口から削孔機のロッドを差し込まなければならず、差し込み箇所が限定されるために、適切な地盤改良をすることができなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記欠点を解消せんとするものであり、比較的簡単な操作により、切羽前方の非常に硬い地盤や軟弱地盤に対応するカッタヘッドを有するＴＢＭを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の要旨は、カッタ回転駆動装置により回転ディスクカッタを回転して切羽を切削あるいは破砕して掘進するトンネルボーリングマシンにおいて、前記回転ディスクカッタが、切羽外周を環状に掘削する外周部カッタヘッドと、該外周部カッタヘッドの内側には前記環状に掘削する箇所の内側を掘削する中心部カッタヘッドとに分け、前記外周部カッタヘッドから中心部カッタヘッドへズリ通過孔を有するフランジ部と、そのフランジ部又はその近傍に設けた着脱手段により前記外周部カッタヘッドから前記中心部カッタヘッドを脱着自在に形成したものから成り、前記外周部と中心部カッタヘッドの装着により切羽全体を掘削するか、前記中心部カッタヘッドを外周部カッタヘッドから離脱して前方に開いた切羽を前記トンネルボーリングマシン内部から先行掘削を可能にし、さらに、前記ズリ通過孔は外周部カッタヘッドのフランジ部と中心部カッタヘッドのフランジ部の全周にわたり設けられ、且つ外周部カッタヘッドのフランジ部に設けられたズリ通過孔と中心部カッタヘッドのフランジ部に設けられたズリ通過孔は常に合致されている、ことを特徴とするトンネルボーリングマシンにある。
【０００８】
上記カッタ回転駆動装置は、円筒状のマシン本体の先部の外周に同期回転するカッタモータを複数取り付け、その駆動軸をピニオンに連結し、これに前端面の上記回転ディスクカッタを回転する旋回ギアに噛合したものである。
【０００９】
また、上記回転ディスクカッタは外周部カッタヘッドと中心部カッタヘッドを着脱手段で脱着自在に結合したものである。この中心部カッタヘッドは、好ましくは図１０の中央部に示すような四端が角張ったトラック状（たいこ落し）の形を、周囲の外周部カッタヘッドから着脱手段で脱着自在に取り付けられる。
【００１０】
外周部カッタヘッドは、切羽を環状に掘削するもので、前板、環状の内周側板、最外周側板、後板、及び切羽を掘削するティースビットを有するディスクカッタにより構成される。
【００１１】
また、中心部カッタヘッドは、図９（ａ）乃至図９（ｃ）のような中心に位置する四角形の分割体と、その周辺に４分割された分割体とを、それぞれの境界部にあるフランジをボルト・ナットで連結したものを用いてもよい。この他に、中心部カッタヘッドを各種形状に２〜５分割することで、各分割後ＴＢＭ坑内より後方に搬送し、逆送して外周部カッタヘッドへの取り付けを容易にすることができる。
【００１２】
上記した中心部カッタヘッドを外周部カッタヘッドから脱着できる着脱手段としては、外周部カッタヘッドの環状の内周側板と中心部カッタヘッドの円状内板とに跨っている円環状側板を介して、それぞれの板にボルトを螺着するか、係合ジャッキを外周部カッタヘッドに取り付けて、係合ジャッキのピン（係止体）を中心部カッタヘッドのフランジ部に設けたピン嵌合孔１４’に挿入して連結し、ピンを抜くことで取り外し、上記中心部カッタヘッドを外周部カッタヘッドから脱着することができるようにしている。
【００１３】
さらに、図８のように、中心部と外周部カッタヘッドで掘削したズリをＴＢＭの後方に排出するズリ排出装置として、その先端部にある外周部カッタヘッド内の排出用ホッパ下からＴＢＭ後方に至るベルトコンベアあるいはスクリューコンベアを配置したものを用い、これにより掘削ズリをＴＢＭ外へ排出する。このように、前記ズリ排出装置の先端部を外周部カッタヘッドに取り付けることで、掘削されたズリを、前記スクリューコンベア等を介して抗外へ排出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、切羽前面における非常に硬い地盤の変化や軟弱地盤の地盤改良にも対応することができる。また、中心部カッタヘッドを取り外して、切羽前方に対して発破による人力掘削やＮＡＴＭ工法などを応用して地山の地質変化に対応することができる。さらに、このようにＴＢＭに合わない地盤を突破し、その後中心部カッタヘッドを元のように取り付けることで本来のＴＢＭとして再掘削することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明であるシールド型ＴＢＭで、図２のＢ−Ｂ横断面図と、モータで回転ディスクカッタを動かす機構の部分拡大図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の中心部カッタヘッドを取り除いて、移動用レール上の削孔機で切羽を掘削する状態を表すＴＢＭの縦断面図である。
【図４】図３から削孔機を除いたＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図３で切羽を掘削した後に外周部カッタヘッドによりＴＢＭを掘進しながらズリを後方に搬送する説明図である。
【図６】図７のＤ−Ｄ断面図であり、中心部カッタヘッドを外周部カッタヘッドの係止体（ピン）付きジャッキで係止した前記図１とは別の実施例を示す説明図である。
【図７】図６のＥ−Ｅ断面図である。
【図８】前記実施例の外周部カッタヘッドの内部ホッパ上にその先部を配置し、後方にズリを移動するようにしたスクリューコンベア付きのＴＢＭの先部平面図と、外周部カッタヘッドから中心部カッタヘッドの着脱用の円環状側板の一部拡大平面図である。
【図９】（ａ）・・・図１や図２の中心部カッタヘッドに対して、中央に１個の正方形と、その周囲に扇形状から前記正方形の１／４をそれぞれ除いた４個の形状とを、それぞれの隣接箇所で結合した全部で５個に分割した、中心部カッタヘッドの図９（ｂ）のＦ−Ｆ正面図である。（ｂ）・・・図９（ａ）の一部をＧ−Ｇ断面としたＨ−Ｈ矢視図である。（ｃ）・・・図９（ａ）における正方形に分割した中心部分のカッタヘッドの正面図である。
【図１０】図１と図２の中央部を円形、外周部を円環状に分割したものに対して、中央に四端が角張ったトラック状（たいこ落し）の形を外周部カッタヘッドに取り付け、それぞれにそろばん玉状のローラーカッタと外周ディスクカッタ、及びズリ取込口を設けた正面図である。
【図１１】岩盤と岩盤間における粘土層−破砕帯−粘土層における、本発明のＴＢＭの位置を示す説明図である。
【図１２】（ａ）・・・図１１から支保工を設置して先行トンネルを構築した説明図である。（ｂ）・・・（ａ）の先行トンネルを正面から見た説明図である。
【図１３】（ａ）・・・図１２から先行トンネルを掘進し、同トンネル内にバックホウ・ブレーカを設置した説明図である。（ｂ）・・・（ａ）の先行トンネルを正面から見た説明図である。
【図１４】図１３の先行トンネルにおいて、ブームジャンボによって前方の土質を探査する説明図である。
【図１５】（ａ）・・・図１４から先行トンネルをさらに掘進した説明図であり、トンネル内にバックホウ・ブレーカとブームジャンボを入れたものである。（ｂ）・・・（ａ）のブームジャンボを正面から見た説明図である。
【図１６】（ａ）・・・図１５からさらに岩盤まで掘進し、後方のＴＢＭの外周部カッタヘッドに中心部カッタヘッドを取付けて、通常のＴＢＭで掘削する説明図である。（ｂ）・・・（ａ）の先行トンネルを含むＴＢＭで全体トンネルを掘進する正面から見た説明図である。
【図１７】（ａ）・・・図１の中心部カッタヘッドをＴＢＭの横中心線よりやや上方に設置したものである。（ｂ）・・・（ａ）の中心部カッタヘッドを取り外したものである。
【図１８】従来の回転ディスクカッタを含むＴＢＭの概略判断図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態は、外周部カッタヘッドの内側にある円形の中心部カッタヘッドをそのまま、或いは数個に分割して脱着自在にし、その取り外しにより開かれた中心部カッタヘッドから前方に開いた切羽を先行掘削可能にしたものである。
【実施例】
【００１７】
［実施例１］
本発明は、図１と図２に示すように、回転ディスクカッタ１は、環状に掘削する内部に仕切板１２を有する外周部カッタヘッド３と、外周部カッタヘッド３の内側に着脱手段４０で脱着自在にした前記環状に掘削された内側を掘削する内部に仕切板１３を設けた中心部カッタヘッド４とからなり、これらを回転駆動装置２で左及び右回転可能にしている。
【００１８】
また、前記中心部カッタヘッド４の外周に、ＴＢＭの坑内側へ外方に拡開したフランジ部５を設け、そのフランジ部５に合致させるように外周部カッタヘッド３のフランジ部６を坑内側に向かって内方に閉じるように形成することもできる（図８）、これにより中心部カッタヘッド４を外周部カッタヘッド３から坑内方向へ容易に引き抜くことができる。フランジ５，６には、全周にわたり、掘削土砂が通過できる複数の通過孔５’，６’を有する（図２）。
なお、ＴＢＭの前胴７の先端に装着した外周部カッタヘッド３も取り外しすることが可能であるが、本発明の趣旨ではない。
【００１９】
ここで、前記着脱手段、すなわち上記外周部カッタヘッド３と中心部カッタヘッド４の着脱手段４０は、図１と図８に示す、外周部と中心部のカッタヘッド３，４にある各フランジ部５，６のそれぞれの鋼板１１に亘って配置した円環状側板９（図８の拡大図）とをそれぞれ貫通したボルト８によりそれぞれ螺合して脱着可能にしている。また、別の着脱手段としては図６と図７に示すように、外周部カッタヘッド３の鋼板１１内に固定した複数の係合ジャッキ１０で伸縮するピン１４を前記フランジ部５，６のピン嵌合孔１４’を貫通して中心部カッタヘッド４内に出入することにより、外周部カッタヘッド３と中心部カッタヘッド４を脱着することができる。
【００２０】
前記した中心部カッタヘッド４は、図９（ａ）乃至図９（ｃ）に示すように、中心に位置する四角形の分割体と、その周辺に４分割された周辺部の分割体と、全部で５分割された分割体（４−１〜４−５）を、図９（ｂ）に示すように、テーパ状のフランジ部１６，１７を重ね、ボルト等（図示せず）によって結合したものを用いることもできる。なお、これは一例であり、前記中心の分割体を縦と横の中央分割線１５により２分割、４分割して、前記同様にフランジ部で脱着可能にすることもできる。なお、前記四角形は、正四角形のみならず長方形や多角形でも良い。周辺の分割も４分割のみならず、中心部の分割体の形状に応じて、多数の分割とすることもできる。
【００２１】
さらに、回転ディスクカッタ１は、図１０に示すように、中央に角張ったトラック状（たいこ落し）の形状のものを中心部カッタヘッド４−６として外周部カッタヘッド３に嵌め込んだ形態も考えられる。
なお、前記外周部カッタヘッド３と中心部カッタヘッド４−６とには、公知の外周ディスクカッタ１８と、そろばん玉状のローラーカッタ１９が中央部と外周部カッタヘッド３，４に架設した軸２０に回転可能に設置され、これらの周囲に掘削ズリを取り込むズリ取込口２１がある。また、これらと別に、ティースビット２２を設けたズリ取込口２３も外周部と中心部カッタヘッドの所定箇所に設置されている。
【００２２】
図１や図３に示す、外周部カッタヘッド３と中心部カッタヘッド４とからなる回転ディスクカッタ１は、ＴＢＭ前胴７に沿った鋼板１１に固定したベアリング２６に支持される旋回ギア２６’を有する旋回体２６”に固着され、モータ２４とその回転軸に取り付けたピニオン２５を旋回ギア２６’に噛合して旋回体２６”に固着された外周部カッタヘッド３を左又は右廻りに回転可能にしている。
【００２３】
なお、図１、図３及び図５において、ＴＢＭの後胴２７の内側の所要箇所にセグメント３４とグリッパ２８を設置し、そのグリッパ２８の前方に前胴７と後胴２７とを前後２箇所からのシール材２９を介して伸縮する伸縮部３０を設け、スラストジャッキ３１を伸長することで前胴７を介して回転ディスクカッタ１を切羽に押し当てて掘進するようにしている。また、グリッパ２８の後方にはシールドジャッキ３２を伸縮して、スキンプレート３３の内側にセグメント３４をエレクター（図示せず）により組み立てるようにしている。
また、ホッパ３５はモータ２４で回転ディスクカッタ１を廻して切羽からのズリをズリ取込口２３等から入れ、仕切板１３により導かれて受け取り、ベルトコンベア３６によりＴＢＭ外へ搬送するものである。なお、図８に示すズリ排出装置は、掘削ズリを外周部カッタヘッド３内のズリ排出用ホッパ４１からＴＢＭ後方に至るスクリューコンベア４２によりＴＢＭ外に排出することができる。
【００２４】
つぎに、本発明であるＴＢＭにおけるカッタヘッドの構造の作用について説明する。
モータ２４により旋回ギア２６’を回転させると、常態においては図１と図２に示すように、外周部カッタヘッド３に中心部カッタヘッド４が連結した状態なので、これら２つのカッタヘッド３，４からなる回転ディスクカッタ１により切羽を掘削していく。
そこで、前記したように、切羽前方に非常に硬い地盤、浸水、又は軟弱地盤が存在すると、前記したボルト８と円環状側板９を取り除くか、或いは係合ジャッキ１０のピン１４を収縮して中心部カッタヘッド４から外すことで、中心部カッタヘッド４を、図３に示す、移動レール４１でＴＢＭ後方に待避させる。
【００２５】
このように、軟弱な地盤では、中心部カッタヘッド４が回転ディスクカッタ１にない図３の状態で、移動レール４１の先部に削孔機３７を設置してモルタルや硬化剤を注入して地山を改良した後、中心部カッタを装着して掘進する。
また、非常に硬い地質では、発破などにより、図５に示すように中央の先行穴３９を掘削することにより、周囲の地山にひび割れやゆるみを発生させ、中心部カッタヘッド４を外した外周部カッタヘッド３の回転により周囲の岩盤のみを掘削することや、中心部カッタヘッドを再装着して、比較的容易に掘進することが可能になる。
上記掘進方法により、ＴＢＭで全断面が掘削できる状況に至ると、ＴＢＭ後方にある中心部カッタヘッド４を、元に戻して再掘進ができる。
【００２６】
［実施例２］
つぎに、本発明のトンネルボーリングマシンを用いることで、常態で掘削できる岩盤５１と岩盤５５の各層の間において、粘土層５２−破砕帯（瓦礫）５３−粘土層５４が介在した場合に当該トンネルボーリングマシンでは掘進できない非常時の場合の実施例を以下に説明する。
【００２７】
図１１は、トンネルボーリングマシンの回転ディスクカッタ１が岩盤５１から粘土層５２を通して破砕帯５３まで掘進して止まったものである。ここで、必要に応じてトンネルボーリングマシンのスキンプレート３３の後端から崩壊地山の掘進部上方に長尺先受け工５５を実施する。そして、図９に示す中心部カッタヘッド４を取り外した開口部か、図１０に示すズリ取込口２１や２３から地盤を削孔し、硬化剤を注入して地盤改良を行なう。また、前述した本発明の要部として中心部カッタヘッド４を外周部カッタヘッド３から取り外し、これをトンネルボーリングマシンの後方に移動したり、ＴＢＭ内部や、トンネル内の掘削工程の作業に支障にならない位置に移動する。その後、中心部カッタ開口部５６を利用して削孔機３７で崩壊地山の地盤改良や長尺鏡ボルト５７を施工する。
【００２８】
図１２（ａ）,（ｂ）は、前記中心部カッタ開口部５６から改良地盤を人力掘削５８し、支保工５９を設置して、後述するバックホウ・ブレーカ６０や１ブ−ムジャンボ６１の組立空間を確保しながら所望のトンネルボーリングマシンの上部２／３程の先行トンネル６５を構築する。
【００２９】
図１３（ａ），（ｂ）に示すように、中心部カッタ開口部５６から分割したバックホウ・ブレーカ６０を先行トンネル内に搬入し、組み立てる。組み立てたバックホウ・ブレーカ６０で前方の改良地盤を掘削し、周囲に硬化剤の吹きつけ、支保工５９を設置しながら先行トンネルを掘進する。
【００３０】
図１４では、必要により、前記バックホウ・ブレーカ６０の解体と、それに代わる１ブームジャンボ６１を先行トンネル内に分割して搬入し、組み立てて、その１ブームジャンボ６１で先行削孔し、超音波などにより前方の粘土層の層厚や土質条件など前方探査を実施する。
【００３１】
さらに、図１５（ａ），（ｂ）では、前記１ブームジャンボ６１で先方の地層を探査し、バックホウ・ブレーカ６０により先行トンネルを掘進する。先行トンネルの進行に従い、ＴＢＭで掘進可能な地盤に改良して地下水の噴出を防止する注入工法や、地下水低下工法などにより、地盤を改良する。この場合、必要により、先行トンネルの上部に注入式フォアパイル（ＦＰ）を打ち、その両側にロックボルト６４を打設して、支保工５９を設置しながらトンネルボーリングマシンで掘削できる岩盤の地山まで掘進する。
【００３２】
上記したように先行トンネルを良質な岩盤５５まで掘進した後、１ブームジャンボ６１とバックホウ・ブレーカ６０を解体し、中心部カッタ開口部５６よりトンネル後方へ搬出する。
その後、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、中心部カッタヘッド４をトンネル後方から搬送して、外周部カッタヘッド３に取り付け、先行トンネルとそのトンネル下部の地山とをトンネルボーリングマシンにより掘削する。なお、地質条件によって、中心部カッタを取り付けず、外周カッタのみでトンネル下部を掘進することもある。
【００３３】
以上は、トンネルボーリングマシン掘進方法の一実施例であり、支保工、地盤改良および先行掘削を上半部２／３程で先行トンネルを施工しているが、地盤条件やトンネル径等によっては先行トンネルを全断面で実施することも可能である。また、実施例では、長尺先受け工や長尺鏡ボルトを施工しているが、地山の条件により切羽前方の地盤改良のみによる場合もある。
【００３４】
上記実施例によれば、中央部カッタ開口部５６から直接切羽へ入り、先行トンネルを直ちに掘削することができるため、従来工法のようにＴＢＭの後方トンネルの側壁から迂回掘削するような余分のトンネル掘削が不要となるので、工期の短縮や工費の低減が可能である。
また、中心部カッタヘッド４を取り外して、後工程の作業性を損なわない位置に移動させ、その中心部カッタ開口部５６からトンネルボーリングマシン前方の最適な位置に効率よく地質改良を施工でき、従来のように回転ディスクカッタのズリ取込口２１，２３のような限られた位置からの地盤改良よりも工期を短縮し、工費節減できる。
なお、前記の中心部カッタヘッドの取付け位置の中心は、必ずしも、ＴＢＭの中心ではなく、トンネル上部の地山を改良したり、掘削するためにＴＢＭの掘進方向縦断面の中心よりやや上方に偏心した位置に取り付けるとより好適である（図１７（ａ）（ｂ））。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
このように軟弱地盤や非常に硬い地盤にも、本発明ＴＢＭで対応することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１      回転ディスクカッタ
２      カッタ回転駆動装置
３      外周部カッタヘッド
４      中心部カッタヘッド
４０    着脱手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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