(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内に搬入された支保を組立てるエレクタ装置において、トンネル掘削機の内壁面に沿って配設された支持プレートに支持された複数の旋回ローラにより旋回自在に支持された旋回リングと、該旋回リングを旋回させる旋回手段と、前記旋回リングに装着されて支保を支持する複数の支保支持部材と、前記旋回リングに装着されてロープを介して支保の端部を連結する支保連結部材と、を具えたことを特徴とするエレクタ装置。
【請求項２】
請求項１記載のエレクタ装置において、前記旋回リングには前記支保支持部材が支持した仮組み状態の支保を径方向に移動してトンネルの内壁面に密着させる支保拡張手段が設けられたことを特徴とするエレクタ装置。
【請求項３】
トンネル内に搬入された支保を組立てるエレクタ装置において、トンネル掘削機の内壁面に沿って配設された支持プレートに支持された複数の旋回ローラにより旋回自在に支持された旋回リングと、該旋回リングを旋回させる旋回手段と、複数の支保の端部同志を連結して仮組みする支保仮組み手段と、前記旋回リングに装着されて仮組みされた支保を複数組並列状態で支持する支保支持部材とを具えたことを特徴とするエレクタ装置。
【請求項４】
請求項３記載のエレクタ装置において、前記旋回リングには前記支保支持部材が支持した仮組み状態の支保を径方向に移動してトンネルの内壁面に密着させる支保拡張手段が設けられ、該支保拡張手段は前記支保支持部材に支持された仮組み状態の多数の支保から一つずつ順にトンネルの内壁面に密着可能であることを特徴とするエレクタ装置。
【請求項５】
請求項３記載のエレクタ装置において、前記支保支持部材は、仮組みされた支保を複数組並列状態で保持する保持部材と、該保持部材を支保の保持位置と開放位置とに移動する移動手段とを有することを特徴とするエレクタ装置。
【請求項６】
トンネル内に搬入された複数の支保を組立てる支保の組立方法において、トンネルの周方向に沿って旋回自在な旋回リングに、支保を支持する複数の支保支持部材と、ロープを介して支保の端部を連結する支保連結部材とを装着し、トンネルの下部に仮置きされた第１の支保に対して、まず、前記旋回リングを旋回して前記支保連結部材を所定位置に移動してロープを介して第１の支保の一端部を連結し、次に、前記旋回リングを該第１の支保の長さ分だけ一方方向に旋回することで、該第１の支保を前記支保支持部材で支持しながら連結端部側を引き上げた後、該第１の支保の他端部とトンネル下部に仮置きされた第２の支保の一端部とを仮連結し、再び、前記旋回リングを該第２の支保の長さ分だけ同方向に旋回することで、前記第１の支保及び該第２の支保を前記支保支持部材で支持しながら移動し、その後、同様に前記旋回リングを旋回しながら所定の数だけ支保を仮連結することを特徴とする支保の組立方法。
【請求項７】
トンネル内に搬入された複数の支保を組立てる支保の組立方法において、トンネルの周方向に沿って旋回自在な旋回リングに、支保を支持する複数の支保支持部材と、ロープを介して支保の端部を連結する隣接する一対の支保連結部材とを装着し、トンネルの下部に仮置きされた第１の支保に対して、まず、前記旋回リングを旋回して第１の支保連結部材を所定位置に移動してロープを介して第１の支保の一端部を連結し、次に、前記旋回リングを一方方向にほぼ１８０度旋回することで、該第１の支保を前記支保支持部材で支持しながら連結端部側を引き上げると共に第２の支保連結部材を所定位置に移動し、ロープを介してトンネルの下部に仮置きされた第２の支保の一端部を連結し、そして、前記旋回リングを他方方向に微小角度旋回して前記第２の支保の連結端部側を引き上げ、前記第２の支保連結部材からロープを取り外した後に前記旋回リングを一方方向に微小角度旋回して前記第１の支保連結部材にロープを介して前記第２の支保の一端部を連結した後、前記第１の支保連結部材を頂上部にくるまで前記旋回リングを旋回して前記第１及び第２の支保の他端部とトンネルの下部に仮置きされた第３の支保の各端部とを仮連結することを特徴とする支保の組立方法。
【請求項８】
筒状の胴体と、該胴体の前部に回転自在に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを駆動回転するカッタヘッド駆動手段と、トンネルの内壁面から掘削反力を受けて前記胴体を推進させる胴体推進ジャッキと、前記胴体の内周部に配設された支持プレートに支持された複数の旋回ローラにより旋回自在に支持された旋回リングと、該旋回リングを旋回させる旋回手段と、前記旋回リングに装着されて支保を支持する複数の支保支持部材と、前記旋回リングに装着されてロープを介して支保の端部を連結する支保連結部材と、を具えたことを特徴とするトンネル掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤を掘削してトンネルを構築するトンネルボーリングマシンやシールド掘削機などのトンネル掘削機、並びにこのトンネル掘削機に搭載されて支保を組立てるエレクタ装置、支保の組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトンネルボーリングマシンは、円筒形状をなす前胴と後胴とから胴体が構成されており、前胴の前部にローラカッタを有するカッタヘッドが回転自在に装着され、カッタ旋回モータによって駆動回転可能となっている。そして、前胴には掘削して発生したずりが内部に侵入しないようにバルクヘッドが形成されることで、チャンバが形成されており、このチャンバにはずりを外部に排出するベルトコンベヤの前端部が位置している。
【０００３】
また、この前胴と後胴との間には複数のスラストジャッキが架設されており、このスラストジャッキへの油圧の給排により伸縮させることで、前胴と後胴との相対位置を変更することができる。また、前胴にはフロントグリッパが装着されており、油圧ジャッキによってグリッパシューを径方向に張り出すことで、前胴を位置保持することができる。一方、後胴にはリヤグリッパが装着されており、油圧ジャッキによってグリッパシューを径方向に張り出すことで、後胴を位置保持することができる。
【０００４】
更に、後胴の後部にはトンネルの内壁面に支保を組付けるエレクタ装置が装着されている。
【０００５】
従って、リヤグリッパによって後胴移動不能に保持した状態で、カッタ旋回モータを駆動してカッタヘッドを回転駆動させながら、各スラストジャッキを伸長して前胴と共にカッタヘッドを前方へ移動させると、旋回するカッタヘッドのローラカッタが前方の岩盤をせん断破壊し、この岩盤を掘削する。そして、各スラストジャッキを所定ストローク伸長すると、フロントグリッパによって前胴を位置保持する一方、リヤグリッパによる後胴の位置保持を解除した後、スラストジャッキを収縮して前胴に対して後胴を引き寄せる。そして、再び、リヤグリッパによって後胴を位置保持にする一方、フロントグリッパによる前胴の位置保持を解除した後、各スラストジャッキを伸長して前胴と共にカッタヘッドを前方へ移動させ、ローラカッタによって岩盤を掘削する。この作動の繰り返しによって連続してトンネルを掘削していく。
【０００６】
そして、岩盤掘削によって生じたずりはチャンバ内に取り込まれ、ベルトコンベヤによって外部に排出される。また、岩盤を掘削してトンネルを掘削形成していく過程で、この掘削形成されたトンネルの壁面が安定している場合は支保は不要であるが、若干不安定である場合には、エレクタ装置によってリング状に形成したＨ形鋼や木製の板等を支保として用い、壁面から岩片が剥がれ落ちないようにトンネルを保護する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のトンネルボーリングマシンでは、リヤグリッパによって後胴を位置保持した状態で、各スラストジャッキを伸長することで、この後胴に対して前胴とカッタヘッドを前進させ、この旋回するカッタヘッドによって前方の岩盤を掘削しながら、後胴の後方で、掘削形成したトンネルの壁面に応じて、エレクタ装置によってＨ形鋼などをリング状に形成して支保としてトンネル壁面に組付けてトンネルを保護している。
【０００８】
このエレクタ装置は、一般的に、後胴の後部に旋回リングを旋回自在に支持し、この旋回リングにＨ形鋼を把持する複数のグリップを装着し、且つ、このグリップをトンネル内で径方向や周方向に移動自在としている。そして、トンネルの下部に搬入された複数のＨ形鋼を各グリップが順に把持し、移動しながらリング状に組み立て、支保としてトンネル壁面に組付けている。このようにエレクタ装置には、リング状に組み立てるＨ形鋼の数だけグリップが必要となり、大型化すると共に構造が複雑となってしまうという問題がある。
【０００９】
また、この支保はトンネルの長手方向に所定距離ごとに内壁面に組付けられるものであり、トンネルボーリングマシンが所定距離掘進するたびに、Ｈ形鋼をリング状に組み立て、支保としてトンネル壁面に組付けている。そのため、支保の組み立て及び組み付けに時間がかかり、作業効率がよくないという問題がある。
【００１０】
更に、このエレクタ装置は、グリップがトンネル内で径方向や周方向に移動する必要からモータやジャッキ等の駆動機器を搭載しており、トンネルボーリングマシン内に設置された電動機や油圧源からこのグリップに搭載した電動機器や油圧機器にケーブルや油圧ホースが配索されている。トンネルボーリングマシンでは、このケーブルや油圧ホースを取り回す関係から、グリップの移動範囲、特に周方向の旋回範囲は極力小さくすることが望ましいが、従来は、２８０度程度が限界であった。
【００１１】
本発明はこのような問題を解決するものであって、支保の組み立て作業を簡素化することと共に装置の小型軽量化を図る一方で、駆動ケーブルの取り回しを容易としてトンネル構築作業の作業性の向上を図ったエレクタ装置及び支保の組立方法及びトンネル掘削機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明のエレクタ装置は、トンネル内に搬入された支保を組立てるエレクタ装置において、トンネル掘削機の内壁面に沿って配設された支持プレートに支持された複数の旋回ローラにより旋回自在に支持された旋回リングと、該旋回リングを旋回させる旋回手段と、前記旋回リングに装着されて支保を支持する複数の支保支持部材と、前記旋回リングに装着されてロープを介して支保の端部を連結する支保連結部材と、を具えたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項２の発明のエレクタ装置では、前記旋回リングには前記支保支持部材が支持した仮組み状態の支保を径方向に移動してトンネルの内壁面に密着させる支保拡張手段が設けられたことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項３の発明のエレクタ装置は、トンネル内に搬入された支保を組立てるエレクタ装置において、トンネル掘削機の内壁面に沿って配設された支持プレートに支持された複数の旋回ローラにより旋回自在に支持された旋回リングと、該旋回リングを旋回させる旋回手段と、複数の支保の端部同志を連結して仮組みする支保仮組み手段と、前記旋回リングに装着されて仮組みされた支保を複数組並列状態で支持する支保支持部材とを具えたことを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項４の発明のエレクタ装置では、前記旋回リングには前記支保支持部材が支持した仮組み状態の支保を径方向に移動してトンネルの内壁面に密着させる支保拡張手段が設けられ、該支保拡張手段は前記支保支持部材に支持された仮組み状態の多数の支保から一つずつ順にトンネルの内壁面に密着可能であることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項５の発明のエレクタ装置では、前記支保支持部材は、仮組みされた支保を複数組並列状態で保持する保持部材と、該保持部材を支保の保持位置と開放位置とに移動する移動手段とを有することを特徴としている。
【００１７】
また、請求項６の発明の支保の組立方法は、トンネル内に搬入された複数の支保を組立てる支保の組立方法において、トンネルの周方向に沿って旋回自在な旋回リングに、支保を支持する複数の支保支持部材と、ロープを介して支保の端部を連結する支保連結部材とを装着し、トンネルの下部に仮置きされた第１の支保に対して、まず、前記旋回リングを旋回して前記支保連結部材を所定位置に移動してロープを介して第１の支保の一端部を連結し、次に、前記旋回リングを該第１の支保の長さ分だけ一方方向に旋回することで、該第１の支保を前記支保支持部材で支持しながら連結端部側を引き上げた後、該第１の支保の他端部とトンネル下部に仮置きされた第２の支保の一端部とを仮連結し、再び、前記旋回リングを該第２の支保の長さ分だけ同方向に旋回することで、前記第１の支保及び該第２の支保を前記支保支持部材で支持しながら移動し、その後、同様に前記旋回リングを旋回しながら所定の数だけ支保を仮連結することを特徴とするものである。
【００１８】
また、請求項７の発明の支保の組立方法は、トンネル内に搬入された複数の支保を組立てる支保の組立方法において、トンネルの周方向に沿って旋回自在な旋回リングに、支保を支持する複数の支保支持部材と、ロープを介して支保の端部を連結する隣接する一対の支保連結部材とを装着し、トンネルの下部に仮置きされた第１の支保に対して、まず、前記旋回リングを旋回して第１の支保連結部材を所定位置に移動してロープを介して第１の支保の一端部を連結し、次に、前記旋回リングを一方方向にほぼ１８０度旋回することで、該第１の支保を前記支保支持部材で支持しながら連結端部側を引き上げると共に第２の支保連結部材を所定位置に移動し、ロープを介してトンネルの下部に仮置きされた第２の支保の一端部を連結し、そして、前記旋回リングを他方方向に微小角度旋回して前記第２の支保の連結端部側を引き上げ、前記第２の支保連結部材からロープを取り外した後に前記旋回リングを一方方向に微小角度旋回して前記第１の支保連結部材にロープを介して前記第２の支保の一端部を連結した後、前記第１の支保連結部材を頂上部にくるまで前記旋回リングを旋回して前記第１及び第２の支保の他端部とトンネルの下部に仮置きされた第３の支保の各端部とを仮連結することを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項８の発明のトンネル掘削機は、筒状の胴体と、該胴体の前部に回転自在に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを駆動回転するカッタヘッド駆動手段と、トンネルの内壁面から掘削反力を受けて前記胴体を推進させる胴体推進ジャッキと、前記胴体の内周部に配設された支持プレートに支持された複数の旋回ローラにより旋回自在に支持された旋回リングと、該旋回リングを旋回させる旋回手段と、前記旋回リングに装着されて支保を支持する複数の支保支持部材と、前記旋回リングに装着されてロープを介して支保の端部を連結する支保連結部材と、を具えたことを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１に本発明の第１実施形態に係るエレクタ装置を搭載したトンネル掘削機としてのトンネルボーリングマシンの概略断面、図２にリヤグリッパを表す図１のII−II断面、図３にエレクタ装置を表す図１のIII−III断面、図４にストック台の概略、図５にグリップの平面視、図６にグリップの正面視、図７及び図８に
エレクタ装置による支保の組立工程を表す断面を示す。
【００２２】
本実施形態のトンネルボーリングマシン（以下、ＴＢＭと称する。）１０において、図１乃至図３に示すように、円筒形状をなす胴体１１は前胴１２と後胴１３とが連結筒１４によって連結されて構成されている。前胴１２の前部には軸受１５によってカッタヘッド１６が回転自在に装着されており、このカッタヘッド１６は前面部に岩盤をせん断破壊するローラカッタ１７が多数枢着されると共に、破砕した岩片や土砂などのずりを取り込む開口１８が形成されている。そして、カッタヘッド１６の後部には内歯を有するリングギア１９が一体に固定される一方、前胴１２には電動式あるいは油圧式のカッタ旋回モータ２０が固定されており、このカッタ旋回モータ２０の駆動ギヤ２１がリングギヤ１９に噛み合っている。
【００２３】
従って、カッタ旋回モータ２０を駆動して駆動ギヤ２１を回転駆動すると、この駆動ギヤ２１が噛み合うリングギヤ１９が回転し、リングギヤ１９と一体のカッタヘッド１６を旋回し、ローラカッタ１７が岩盤をせん断破壊して掘削し、発生したずりを開口１８から胴体１１の内部に取り込むことができる。
【００２４】
また、前胴１２にはフロントグリッパ２２が複数装着されており、掘削時には内部に収納することで前胴１２を移動自在とし、盛り替え時には外方に張り出すことでトンネルの壁面に圧接し、前胴１２を位置保持することができる。一方、後胴１３にはリヤグリッパ２３が設けられており、このリヤグリッパ２３は、上下一対のグリッパジャッキ２４の左右端部にグリッパシュー２５が連結されて構成されている。そして、このグリッパジャッキ２４を収縮し、グリッパシュー２５を内部に収納することで後胴１３を移動自在とし、グリッパジャッキ２４を伸長し、グリッパシュー２５を外方に張り出してトンネルの壁面に圧接することで、後胴１３を位置保持することができる。
【００２５】
そして、前胴１２と後胴１３との間には胴体推進ジャッキとしての複数本（ここでは１２本）のスラストジャッキ２６が架設されている。このスラストジャッキ２６は油圧の給排によって伸縮作動するものであって、スラストジャッキ２６の一端部は前胴１２に固定された軸受２７によって揺動自在に支持され、他端部は後胴１３に固定された軸受２８によって揺動自在に支持されている。そして、このスライドジャッキ２６はそれぞれ隣り合って配設された関係が、例えば、互いに隣接する一方のスライドジャッキ２６がカッタヘッド１６の周方向一方に傾斜し、他方のスラストジャッキ２６が周方向他方に傾斜して全体としてトラス状に配設されることでパラレルリンク機構２９を構成している。
【００２６】
従って、このパラレルリンク機構２９において、各スラストジャッキ２６の各駆動ロッドを伸縮することで、前胴１２と後胴１３との相対位置を変更することができる。また、このパラレルリンク機構２９において、各スラストジャッキ２６の各作動ストロークを変えることで、カッタヘッド１６を有する前胴１２が後胴１３に対して屈曲し、その掘進方向を変更することができる。
【００２７】
また、胴体１１の中心部には支持フレーム３０が貫通し、後胴１３に支持されており、この支持フレーム３０内には掘削したずりを搬出するベルトコンベヤ３１が配設されている。そして、カッタヘッド１６と前胴１２で形成されるチャンバ３２にはローラカッタ１７が破砕したずりを集積するホッパ３３が固定されており、ベルトコンベヤ３１の前端部がこのホッパ３３の下方まで延出され、後端部はトンネル後方に延設されている。
【００２８】
なお、図１に示すように、連結筒１４は前端部が前胴１２に連結されると共に、後端部が後胴１３に装着された移動ジャッキ３７が連結されている。ＴＢＭ１０は、前述したように、パラレルリンク機構２９の各スラストジャッキ２６の作動ストロークを変えることで、前胴１２を後胴１３に対して屈曲することができるが、胴体１１は連結筒１４の後端部と後胴１３との間で屈曲するため、掘削中に、この屈曲部に土砂などが付着してしまう。そこで、掘削中に胴体１１の掘進を停止し、移動ジャッキ３７を伸長して連結筒１４と後胴１３とを離間することで両者の間に隙間を設け、付着した土砂などを取り除くことができる。
【００２９】
ところで、本実施形態のＴＢＭは岩盤掘削用のトンネル掘削機であり、リヤグリッパ２３による掘削反力を得て胴体１１を推進させるものであるが、掘削中の地盤が岩盤層から一般土砂層に変化した場合には、掘削したトンネル壁面が軟弱であり、リヤグリッパ２３によって掘削反力を得ることができないため、シールド掘削機のようにセグメントから掘削反力を得て胴体１１を推進できるようになっている。即ち、後胴１３の左右の内壁には弧状をなすプレスプレート３４が固定されると共に、後胴１３の上下の内壁には複数のシールドジャッキ３５が周方向に沿って並設されている。このプレスプレート３４はパラレルリンク機構２９の各スラストジャッキ２６の伸長時に、後端面を後方に位置する既設のセグメント（図示略）に押し付けることで掘削反力を得ることができる。なお、軟弱地盤で掘削反力を得る場合、パラレルリンク機構２９を作動させずに、シールドジャッキ３５のみをさせてスプレッダ３６を後方に移動し、既設のセグメントに押し付けることで掘削反力を得ることもできる。この場合、プレスプレート３４をなくして後胴１３の内壁に全周にわたって複数のシールドジャッキ３５を並設してもよく、後胴１３の左右の内壁にシールドジャッキ３５を配設する場合、リヤグリッパ２３の作動方向に沿った長穴を設けてこれを貫通させればよい。
【００３０】
また、後胴１３の後部には支保Ｔや前述したセグメントをトンネルの内壁面に組み付けるエレクタ装置４１が設けられている。即ち、このエレクタ装置４１において、図１及び図３に示すように、後胴１３の後端内壁面には支持プレートとしてのブラケット４２によって複数の旋回ローラ４３が装着されており、各旋回ローラ４３によって旋回リング４４が回転自在に支持されている。そして、この旋回リング４４には内歯ギヤ４５が形成される一方、後胴１３にはブラケット４６によって旋回手段としての油圧モータ４７が取付けられ、油圧モータ４７の駆動ギヤ４８が内歯ギヤ４５に噛み合っている。従って、油圧モータ４７によって旋回リング４４を旋回することができる。
【００３１】
そして、旋回リング４４には、支保Ｔを支持する支保支持部材としての複数のストック台４９と、ロープＬを介して支保Ｔの端部を連結する支保連結部材及び支保仮組み手段としてのフック５０と、仮組み状態の複数の支保Ｔをトンネルの径方向に移動して内壁面に密着させる支保拡張手段としてのグリップ５１とが装着されている。そして、このエレクタ装置４１では、フック５０はロープＬを介して４つの支保Ｔの端部を連結可能であると共に、各ストック台４９は４つの支保Ｔを支持可能であり、グリップ５１はストック台４９に支持された仮組み状態の複数の支保Ｔから支保Ｔを一組把持してトンネルの内壁面に密着させることができる。また、このグリップ５１は支保Ｔの代わりに搬入されたセグメントを把持してトンネルの内壁面に組み付けることもできる。
【００３２】
即ち、図３及び図４に示すように、ストック台４９は周方向に所定間隔をもって４つ位置しており、各基端部が旋回リング４４に固定され、径方向外方に斜めに延出してから水平に屈曲している。このストック台４９には平行な２本のアーム部５２，５３が一体に形成されており、各アーム部５２，５３の基端部にはフランジ板５４が固定され、一方のアーム部５２には上面に４つのスペーサ５２ａが、他方のアーム部５３ａには４つのスペーサ５３ａがそれぞれ固定されている。そして、このアーム部５２，５３の間にはガイドロッド５５が固定され、このガイドロッド５５には移動手段としてのロッドレスシリンダ５６が移動自在に支持されており、このロッドレスシリンダ５６には支保Ｔを把持する保持部材としての支保把持部５７が固定されている。従って、複数並列状態にある支保Ｔは各アーム部５２，５３のスペーサ５２ａ，５３ａに掛け渡すように載置され、ロッドレスシリンダ５６によって支保把持部５７を移動することで、フランジ板５４と支保把持部５７とで４つの支保Ｔを挾持することができる。
【００３３】
また、図３に示すように、フック５０は旋回リング４４に固定され、ロープＬを係止する係止部５８がストック台４９よりも径方向外方に位置するように一体に形成されている。
【００３４】
更に、グリップ５１は、図３、図５、図６に示すように、旋回リング４４にフック５０と１８０度対向する位置に取付けられている。旋回リング４４には左右一対のブラケット５９にそれぞれリンク機構６０を介してグリップ本体６１が水平状態で径方向に移動自在に支持されている。このリンク機構６０は、ブラケット５９とグリップ本体６１とに架設された直線リンク６２及び屈曲リンク６３と、ブラケット５９とこの屈曲リンク６３に架設された昇降ジャッキ６４とから構成されている。グリップ本体６１にはガイドロッド６５に沿って移動体６６が水平移動自在に支持され、グリップ本体６１と移動体６６とに架設された水平ジャッキ６７によって移動可能となっている。そして、移動体６６には開閉ジャッキ６８によって開閉することで支保Ｔを把持可能な一対の把持爪６９が装着されている。従って、昇降ジャッキ６４を伸縮することでリンク機構６０によりグリップ本体６１を径方向に移動することができ、水平ジャッキ６７を伸縮することにより移動体６６を水平移動することができ、開閉ジャッキ６８の把持爪６９が把持した支保Ｔをトンネルの内壁面に組み付けることができる。
【００３５】
なお、図示しないが、エレクタ装置４１に隣接して支保Ｔを仮置きする支保仮置き台が配設されており、支保Ｔが支保供給台車によってトンネル内に搬入されると、ホイストがこの支保供給台車上の支保Ｔを前方に移動し、支保仮置き台に載置するようになっている。
【００３６】
ここで、上述した本実施形態のＴＢＭ１０を用いたトンネル掘削作業及び支保組立作業について説明する。
【００３７】
図１に示すように、リヤグリッパ２３の各グリッパジャッキ２４によってグリッパシュー２５をトンネルの内壁面に圧接して位置保持する。この状態で、カッタ旋回モータ２０によってカッタヘッド１６を回転駆動しながら、パラレルリンク機構２９の各スラストジャッキ２６を伸長して後胴１３から掘削反力を得て前胴１２を前進させることで、カッタヘッド１６の各ローラカッタ１７が前方の地盤を破砕して前進する。
【００３８】
このようにして各スラストジャッキ２６が所定のストローク伸長してカッタヘッド１６が所定長さのトンネルを掘削すると、リヤグリッパ２３による位置保持を解除する一方、フロントグリッパ２２によって前胴１２を掘削地盤に位置保持する。そして、各スラストジャッキ２６を収縮して前胴１２に対して後胴１３を前方に引き寄せる。そして、前述と同様に、フロントグリッパ２２による位置保持を解除する一方、リヤグリッパ２３をトンネルの内壁面に位置保持し、カッタヘッド１６を回転駆動しながら、各スラストジャッキ２６を伸長して前胴１２を前進させることで、各ローラカッタ１７が前方の地盤を掘削する。
【００３９】
そして、カッタヘッド１６によって掘削されたずりはチャンバ３２内に取り込まれ、ホッパ３３に集積され、ベルトコンベヤ３１によって外部に排出される。この作業の繰り返しによってトンネル掘削作業を連続して行う。
【００４０】
また、本実施形態では、掘進中、あるいは掘削作業の終了と同時に、エレクタ装置４１が４組の支保Ｔをリング状に仮組みし、この仮組支保Ｔを拡張してトンネルの内壁面に密着して組立てる。以下、この支保Ｔの組立作業について説明する。
【００４１】
複数の支保Ｔが支保供給台車によって既設トンネル内に搬入され、ホイストによって前方に移動され、４本の支保ＴA が支保仮置き台に載置される。そして、まず、図７(ａ)に示すように、油圧モータ４７によって旋回リング４４を旋回してフック５０を側方に位置し、このフック５０と支保ＴA の端部とをロープＬによって連結する。このとき、フック５０に対して４本の支保ＴA を４本のロープＬを用いて連結する。次に、旋回リング４４を、図７(ａ)にて反時計回り方向に旋回し、図７(ｂ)に示すように、４本の支保ＴA をストック台４９で支持しながら持ち上げ、４本の支保ＴB が支保仮置き台に載置されており、支保ＴA と支保ＴB との連結の位置合わせ作業に自由度をもたせた状態で、両者の端部同志をボルトＢによって連結する。そして、旋回リング４４を再び図７(ｂ)にて反時計回り方向に旋回し、図８(ａ)に示すように、４組の支保ＴA ，ＴB を各ストック台４９で支持しながら持ち上げ、４本の支保ＴC が支保仮置き台に載置されており、支保ＴB と支保ＴC との連結の位置合わせ作業に自由度をもたせた状態で、両者の端部をボルトＢによって連結する。
【００４２】
このように端部をフック５０にロープＬを介して連結すると共に互いにボルトＢによって４組の支保ＴA ，ＴB ，ＴC を互いに仮連結すると、旋回リング４４を図８(ａ)にて反時計回り方向に旋回し、図８(ｂ)に示すように、間に連結された支保ＴB が上部に位置する状態とする。この状態で、グリップ５１によって仮組みされた１組の支保ＴA ，ＴB ，ＴC づつ保持してトンネルの壁面に組み付けていく。
【００４３】
即ち、図４に示すように、仮組みされた４組の支保Ｔ（ＴA ，ＴB ，ＴC ）はストック台４９にてフランジ板５４と支保把持部５７とで挾持されている。この状態で、所定の支保組み付け位置にくると、ロッドレスシリンダ５６によって支保把持部５７を移動して各支保Ｔの挾持を解除した後、図６に示すように、グリップ５１を作動して支保ＴB を把持し、所定の位置に移動してトンネルの内壁面に圧接する一方、ストック台４９ではロッドレスシリンダ５６によって支保把持部５７を移動して残りの３組の支保Ｔを挾持する。そして、図示しない支保拡張装置によって支保ＴA ，ＴC をトンネルの内壁面に圧接した後、支保ＴA ，ＴC の間に図示しない支保を組み付け、支保ＴA ，ＴC と連結することで円形状の支保を形成し、各ボルトＢを締結して固定する。そして、所定長さ掘削が進行して支保組み付け位置にくると、同様な動作により、グリップ５１が１組の支保Ｔ（ＴA ，ＴB ，ＴC ）をストック台４９から把持してトンネルの内壁面に組み付けていく。
【００４４】
このように本実施形態のＴＢＭ１０にあっては、胴体１１の後部に旋回ローラ４３によって旋回リング４４を旋回自在に支持し、この旋回リング４４に複数のストック台４９とロープＬを有するフック５０とグリップ５１とを装着してエレクタ装置４１を構成したことで、複数の支保ＴA ，ＴB ，ＴC を順次連結して短時間で容易に仮組みすることができ、作業性の向上を図ることでトンネルの掘削、支保の組立の作業時間を大幅に短縮することができると共に、エレクタ装置４１を小型軽量化できる。また、複数組の支保Ｔを仮組みし、掘進進度に応じた所定の組み付け位置にて、１組ずつ支保Ｔをトンネルの内壁面に組み付けることができ、作業時間を短縮することができ、支保組み付け効率を向上できる。
【００４５】
なお、上述した本実施形態のＴＢＭ１０のエレクタ装置４１において、ストック台４９にてロッドレスシリンダ５６を作動してフランジ板５４と支保把持部５７とで４組の仮組み支保Ｔを挾持するようにしたが、この構造に限定されるものではない。図９乃至図１２に別のストック台の概略を示す。
【００４６】
図９及び図１０に示すストック台７１は、図示しない旋回リングに固定されており、支持する４列の支保Ｔの端部にはフランジ板７２が固定され、支保Ｔ間には支保保持部材としての保持機構７３が設けられている。この保持機構７３において、昇降アーム７４の上端部にＸ形リンク７５が回動自在に装着されると共に、Ｘ形リンク７５の下端に支持ローラ７６が取付けられ、互いに離間するようにスプリング７７が介装されている。一方、昇降アーム７４の下端部にはローラ７８が装着され、このローラ７８に油圧シリンダ７９によって移動するテーパ金具８０が係合している。
【００４７】
従って、図１０(ａ)に示すように、油圧シリンダ７９を収縮してテーパ金具８０によってローラ７８を介して昇降アーム７４を上昇すると、Ｘ形リンク７５がスプリング７７によって起立状態となって支持ローラ７６が支保Ｔから離れ、図示しないグリップが複数並列状態にある支保Ｔを把持することができる。そして、図１０(ｂ)に示すように、油圧シリンダ７９を伸長してテーパ金具８０によってローラ７８を介して昇降アーム７４を下降すると、支持ローラ７６が支保Ｔに押圧されてＸ形リンク７５が倒れ、保持機構７３が複数並列状態にある支保Ｔを一つずつ保持することができる。
【００４８】
また、図１１及び図１２に示すストック台８１は、図示しない旋回リングに固定されており、支持する４列の支保Ｔの端部にはフランジ板８２が固定され、支保Ｔ間には支保保持部材としての保持機構８３が設けられている。この保持機構８３において、昇降アーム８４の上端部に支持レバー８５の中間部が固定され、支持レバー８５の両端部に支持ロッド８６が取付けられる一方、昇降アーム８４の下端部は油圧シリンダ８７に回動自在に連結されている。そして、昇降アーム８４中間部に取付けられたガイドローラ８８がストック台８１に固定されたテーパガイド８９に係合している。
【００４９】
従って、図１２に示すように、油圧シリンダ８７を伸長して昇降アーム８４を上昇すると、支持ロッド８６が回転しながら上昇して支保Ｔから離れ、図示しないグリップが複数並列状態にある支保Ｔを把持することができる。そして、油圧シリンダ８７を収縮して昇降アーム８４を下降すると、ガイドローラ８８がテーパガイド８９上を転動して支持ロッド８６が回転しながら下降して支保Ｔを押圧し、保持機構８３が複数並列状態にある支保Ｔを一つずつ保持することができる。
【００５０】
図１３乃至図１５に本発明の第２実施形態に係るエレクタ装置の概略並びにこのエレクタ装置による支保の組立工程を表す断面を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５１】
本実施形態のＴＢＭに装着されたエレクタ装置９１において、図１３(ａ)に示すように、図示しないＴＢＭの胴体の後部には旋回リング４４が回転自在に支持されており、この旋回リング４４には、支保Ｔを支持する複数のストック台４９と、ロープＬを介して支保Ｔの端部を連結するフック５０ａ及び仮フック５０ｂと、仮組み状態の複数の支保Ｔをトンネルの径方向に移動して内壁面に密着させるグリップ５１とが装着されている。
【００５２】
従って、まず、図１３(ａ)に示すように、旋回リング４４を旋回してフック５０ａを側方に位置し、このフック５０ａと支保ＴA の一端部とをロープＬによって連結する。そして、旋回リング４４を、図１３(ａ)にて反時計回り方向に旋回し、図１３(ｂ)に示すように、支保ＴA をストック台４９で支持しながら持ち上げる一方、図１４(ａ)に示すように、仮フック５０ｂを側方に位置し、この仮フック５０ｂと支保ＴB の一端部とをロープＬによって連結する。次に、旋回リング４４を、図１４(ａ)にて時計回り方向に少し旋回し、図１４(ｂ)に示すように、支保ＴB を少し移動してから旋回リング４４を、図１４(ｂ)にて反時計回り方向に少し旋回して戻し、図１５(ａ)に示すように、仮フック５０ｂからロープＬを外してフック５０ａに掛け変える。
【００５３】
すると、支保ＴA と支保ＴB は一端部がロープＬを介してフック５０ａに連結されることとなり、旋回リング４４を、図１５(ａ)にて時計回り方向に旋回し、図１５(ｂ)に示すように、フック５０ａを上部に位置し、支保ＴA と支保ＴB との連結の位置合わせ作業に自由度をもたせた状態で、各端部と支保ＴC の各端部とをボルトＢによってそれぞれ連結する。
【００５４】
このように端部をフック５０ａにロープＬを介して連結すると共に互いにボルトＢによって支保ＴA ，ＴB ，ＴC を互いに仮連結すると、旋回リング４４を図１５(ｂ)にて時計回り方向に旋回し、図１５(ｃ)に示すように、間に連結された支保ＴC が上部に位置する状態とする。この状態で、グリップ５１によって支保ＴC を保持してトンネルの内壁面に圧接する。そして、図示しない支保拡張装置によって支保ＴA ，ＴB をトンネルの内壁面に圧接する。その後、支保ＴA ，ＴC の間に支保ＴD を組み付け、支保ＴA ，ＴC と連結することで円形状の支保を形成し、各ボルトＢを締結して固定する。
【００５５】
このように本実施形態のエレクタ装置９１にあっては、フック５０ａと仮フック５０ｂを設けて支保Ｔを移動してからロープＬを掛け変えるようにしたことで、支保ＴA ，ＴB ，ＴC の仮組み作業時に旋回リング４４の実旋回角度範囲θ（図１５(ｃ)参照）を小さくすることができ、エレクタ装置９１への電気ケーブルや油圧ホースに対する悪影響を小さくすることができる。
【００５６】
なお、上述の各実施形態では、エレクタ装置４１，９１は１リングを４分割した支保Ｔを用いたが、その分割個数は４つに限定されず、３つでも５つでもよく、また、仮組み支保Ｔも４組に限らず、２組でも５組でもよい。また、トンネル掘削機をフルシールドタイプのＴＢＭとしたが、オープンタイプの掘削機でもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上、実施形態によって説明したように請求項１の発明のエレクタ装置によれば、トンネル内に搬入された支保を組立てるエレクタ装置において、トンネル掘削機の内壁面に沿って配設された支持プレートに支持された複数の旋回ローラにより旋回自在に支持された旋回リングと、該旋回リングを旋回させる旋回手段と、前記旋回リングに装着されて支保を支持する複数の支保支持部材と、前記旋回リングに装着されてロープを介して支保の端部を連結する支保連結部材と、を具えたので、複数の支保を順次連結して短時間で容易に仮組みすることができ、作業性の向上を図ることができると共に、装置を小型軽量化することができる。
【００５８】
また、請求項２の発明のエレクタ装置によれば、旋回リングに支保支持部材が支持した仮組み状態の支保を径方向に移動してトンネルの内壁面に密着させる支保拡張手段を設けたので、支保を仮組みした後にこの支保を拡張してトンネルの内壁面に密着することができ、作業性の向上をはかることができる。
【００５９】
また、請求項３の発明のエレクタ装置によれば、トンネル内に搬入された支保を組立てるエレクタ装置において、トンネル掘削機の内壁面に沿って配設された支持プレートに支持された複数の旋回ローラにより旋回自在に支持された旋回リングと、該旋回リングを旋回させる旋回手段と、複数の支保の端部同志を連結して仮組みする支保仮組み手段と、前記旋回リングに装着されて仮組みされた支保を複数組並列状態で支持する支保支持部材とを具えたので、事前に複数組の支保を仮組みしてから、順次トンネルの内壁面に組み付けることができ、作業時間を短縮することができると共に、支保組み付け効率を向上することができる。
【００６０】
また、請求項４の発明のエレクタ装置によれば、旋回リングに支保支持部材が支持した仮組み状態の支保を径方向に移動してトンネルの内壁面に密着させる支保拡張手段を設け、この支保拡張手段が支保支持部材に支持された仮組み状態の多数の支保から一つずつ順にトンネルの内壁面に密着可能としたので、複数組の支保を仮組みし、掘進位置に応じた所定の組み付け位置にて、１組ずつ支保をトンネルの内壁面に組み付けることができ、作業時間を短縮することができると共に、支保組み付け効率を向上することができる。
【００６１】
また、請求項５の発明のエレクタ装置によれば、支保支持部材を、仮組みされた支保を複数組並列状態で保持する保持部材と、この保持部材を支保の保持位置と開放位置とに移動する移動手段とで構成したので、仮組みされた支保を確実に保持することができる一方で、必要時に仮組みされた支保を移動することができる。
【００６２】
また、請求項６の発明の支保の組立方法によれば、トンネルの下部に仮置きされた第１の支保に対して、まず、旋回リングを旋回して支保連結部材を所定位置に移動してロープを介して第１の支保の一端部を連結し、次に、旋回リングを第１の支保の長さ分だけ一方方向に旋回することで、第１の支保を支保支持部材で支持しながら連結端部側を引き上げた後、第１の支保の他端部とトンネル下部に仮置きされた第２の支保の一端部とを仮連結し、再び、旋回リングを第２の支保の長さ分だけ同方向に旋回することで、第１の支保及び第２の支保を支保支持部材で支持しながら移動し、その後、同様に旋回リングを旋回しながら所定の数だけ支保を仮連結するので、複数の支保を順次連結して短時間で容易に仮組みすることができ、作業性の向上を図ることができる。
【００６３】
また、請求項７の発明の支保の組立方法によれば、トンネルの下部に仮置きされた第１の支保に対して、まず、旋回リングを旋回して第１の支保連結部材を所定位置に移動してロープを介して第１の支保の一端部を連結し、次に、旋回リングを一方方向にほぼ１８０度旋回することで、第１の支保を支保支持部材で支持しながら連結端部側を引き上げると共に第２の支保連結部材を所定位置に移動し、ロープを介してトンネルの下部に仮置きされた第２の支保の一端部を連結し、旋回リングを他方方向に微小角度旋回して第２の支保の連結端部側を引き上げ、第２の支保連結部材からロープを取り外した後に旋回リングを一方方向に微小角度旋回して第１の支保連結部材にロープを介して第２の支保の一端部を連結した後、第１の支保連結部材を頂上部にくるまで旋回リングを旋回して第１及び第２の支保の他端部とトンネルの下部に仮置きされた第３の支保の各端部とを仮連結するようにしたので、支保の仮組み作業時に旋回リングの実旋回角度範囲を小さくすることができ、エレクタ装置への電気ケーブルや油圧ホースに対する悪影響を小さくすることができる。
【００６４】
更に、請求項８の発明のトンネル掘削機によれば、筒状の胴体と、該胴体の前部に回転自在に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを駆動回転するカッタヘッド駆動手段と、トンネルの内壁面から掘削反力を受けて前記胴体を推進させる胴体推進ジャッキと、前記胴体の内周部に配設された支持プレートに支持された複数の旋回ローラにより旋回自在に支持された旋回リングと、該旋回リングを旋回させる旋回手段と、前記旋回リングに装着されて支保を支持する複数の支保支持部材と、前記旋回リングに装着されてロープを介して支保の端部を連結する支保連結部材と、を具えたので、複数の支保を順次連結して短時間で容易に仮組みすることができ、作業性の向上を図ることができると共に、装置を小型軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエレクタ装置を搭載したトンネル掘削機としてのトンネルボーリングマシンの概略断面図である。
【図２】リヤグリッパを表す図１のII−II断面図である。
【図３】エレクタ装置を表す図１のIII−III断面図である。
【図４】ストック台の概略図である。
【図５】グリッパの平面図である。
【図６】グリッパの正面図である。
【図７】エレクタ装置による支保の組立工程を表す断面図である。
【図８】エレクタ装置による支保の組立工程を表す断面図である。
【図９】別のストック台の概略図である。
【図１０】別のストック台の概略図である。
【図１１】別のストック台の概略図である。
【図１２】別のストック台の概略図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るエレクタ装置の概略並びにこのエレクタ装置による支保の組立工程を表す断面図である。
【図１４】エレクタ装置による支保の組立工程を表す断面図である。
【図１５】エレクタ装置による支保の組立工程を表す断面図である。
【符号の説明】
１０  トンネルボーリングマシン（ＴＢＭ）
１１  胴体
１２  前胴
１３  後胴
１４  連結筒
１６  カッタヘッド
２０  カッタ旋回モータ（カッタヘッド駆動手段）
２２  フロントグリッパ
２３  リヤグリッパ
２６  スラストジャッキ
２９  パラレルリンク機構（胴体推進ジャッキ）
３０  支持フレーム
３１  ベルトコンベヤ
４１  エレクタ装置
４２  ブラケット（支持プレート）
４３  旋回ローラ
４４  旋回リング
４７  油圧モータ（旋回手段）
４９  ストック台（支保支持部材）
５０，５０ａ，５０ｂ  フック（支保連結部材）
５１  グリップ（支保拡張手段、支保仮組み手段）
Ｔ，ＴＡ ，ＴＢ ，ＴＣ   支保
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003611288.tif 000005
【図５】
0003611288.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003611288.tif 000008
【図８】
0003611288.tif 000009
【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】
0003611288.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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