(57)【要約】      （修正有）【課題】トンネル掘削機の掘削部材の寿命を向上させる。【解決手段】カッタヘッド２の正面の最外周の回転軌跡上のローラビット４Ｅと、中央側の回転軌跡上のローラビット４Ｃとの間の回転軌跡上に、側面の傾斜角度が最外周のローラビット４Ｅの側面の傾斜角度よりも小さく設定されたローラビット４Ｄを配置した。これにより、カッタヘッド２の外周部においてローラビット４Ｃからローラビット４Ｅにわたって各々のローラビット４Ｃ〜４Ｅの側面で形成される掘削ラインがカッタヘッド２の外周に向かって緩やかに傾斜するようになっている。その結果、掘削処理時に最外周のローラビット４Ｅの内側一部に加わるストレスを緩和することができるので、最外周のローラビット４Ｅの寿命を向上させることができる。【選択図】図１２
2014129665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機本体の進行方向の先端に前記掘削機本体の周方向に沿って回転可能な状態で支持されたカッタヘッドと、
前記カッタヘッドの前面内における最外周の第１の回転軌跡上において地盤を掘削するように回転可能な状態で設けられ、該地盤を掘削する掘削部位が前記カッタヘッドの径方向外側を向くように傾斜した状態で設けられた第１の掘削部材と、
前記カッタヘッドの前面内における前記第１の回転軌跡よりも内側の第２の回転軌跡上において地盤を掘削するように回転可能な状態で設けられ、該地盤を掘削する掘削部位が前記掘削機本体の進行方向の正面を向くように設けられた第２の掘削部材と、
前記カッタヘッドの前面内における前記第１の回転軌跡と前記第２の回転軌跡との間の第３の回転軌跡上において地盤を掘削するように回転可能な状態で設けられ、該地盤を掘削する掘削部位が前記第１の掘削部材の掘削部位の傾斜角度よりも小さな傾斜角度で前記カッタヘッドの径方向外側を向くように傾斜した状態で設けられた第３の掘削部材と、
を備えることを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
前記カッタヘッドの最外周の掘削部材の形状が円錐台形状であることを特徴とする請求項１記載のトンネル掘削機。
【請求項３】
前記掘削機本体は、反力を得るためにトンネルの内壁面に対して当接可能な状態で設けられたグリッパを備えるトンネルボーリングマシン本体であることを特徴とする請求項１または２記載のトンネル掘削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤にトンネルを掘削するトンネル掘削機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル掘削機は、鋼製の筒体または枠体を地中に押し込みながら地盤にトンネルを構築する機器であり、その主なものに、シールドマシンやトンネルボーリングマシン（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｂｏｒｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ：以下、ＴＢＭと略す）等がある。
【０００３】
シールドマシンは、主に都市部の地下鉄や下水道の形成に使用される等、比較的軟弱な地質に対する掘削に使用されている。一方、ＴＢＭは、主に山岳部の鉄道や発電用導水路の形成に使用される等、比較的硬い地質に対する掘削に使用されており、他の工法に比べて掘削速度が速いという利点を有していることから、トンネルを造るのに速度が求められる場合に使用されている。
【０００４】
いずれの場合もトンネル掘削機を構成する筒体または枠体の進行方向の先端に、その筒体または枠体の周方向に沿って回転するカッタヘッドが設置されている。このカッタヘッドの前面内には、ローラカッタやローラビット等のような複数の掘削ビットが規則的に並んで配置されている。トンネルの掘削時には、カッタヘッドの前面の掘削ビットを切羽（掘削面）に押し付けながらカッタヘッドを回転させることにより岩盤等を掘削するようになっている（例えば特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２４６０９５号公報
【特許文献２】特開平７−９９５号公報
【特許文献３】特開平９−１８９１９４号公報
【特許文献４】特開２００２−２２７５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２２はトンネル掘削機のカッタヘッド５１の面内における掘削ビット５２の配置例を示している。各掘削ビット５２は、その掘削部位（側面）が正面を向くように配置されている。これは、掘削ビット５２の掘削部位が正面を向くように配置した方が地盤Ｇに対して安定して力を加えることができるので、地盤Ｇを掘削する上で好ましいからである。
【０００７】
しかし、最外周の掘削ビット５２についても正面を向くように配置すると、破線で囲む部分に示すように、最外周の掘削ビット５２を支持する外側の回転軸５２ｘがトンネルＴの内壁面に接触してしまう場合がある。これを回避するために最外周の掘削ビット５２の外側の回転軸５２ｘを無くし、最外周の掘削ビット５２を内側の回転軸５２ｘのみで支持することも考えられるが、その場合、最外周の掘削ビット５２の支持強度を確保する上で困難である。
【０００８】
そこで、最外周の掘削ビット５２を外側に向けて傾斜させている場合がある。図２３は最外周の掘削ビット５２の掘削部位を外側に向けて傾斜させた場合を示している。この場合、最外周の掘削ビット５２を外内の２つの回転軸５２ｘで支持したまま、最外周の掘削ビット５２の外側の回転軸５２ｘがトンネルＴの内壁面に接触する問題を回避できる。
【０００９】
しかし、最外周の掘削ビット５２の掘削部位を外側に向けて傾けると、破線で囲む部位に示すように、最外周の掘削ビット５２の内側角部にストレスが集中する結果、最外周の掘削ビット５２の内側角部が極端に摩耗して片減りが生じるという問題がある。
【００１０】
このように最外周の掘削ビット５２の内側角部だけが摩耗しただけでも最外周の掘削ビット５２を交換しなければならなくなるが、最外周の掘削ビット５２はその配置位置の観点から着脱が困難な上、１つの掘削ビット５２を交換するのにもトンネル掘削機の内部機器の搬出搬入等の大がかりな作業が必要になるため、トンネル掘削工事の工期が大幅に遅れてしまうという問題がある。
【００１１】
特に、ＴＢＭ工法の場合には、主に硬い岩盤を掘削するので掘削ビット５２が摩耗し易い。このため、最外周の掘削ビット５２の交換頻度が高くなり、カッタの稼働率が低下し、掘削速度が速いというＴＢＭの利点が損なわれるという問題がある。
【００１２】
また、最外周の掘削ビット５２の一部が摩耗しただけで、その掘削ビット５２全体を交換しなければならないので、材料費が高くなるという問題もある。特に、ＴＢＭは高価なので工事費を如何にして下げるかが重要な課題になっている。
【００１３】
本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、その目的は、トンネル掘削機の掘削ビットの寿命を向上させることが可能な技術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】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明のトンネル掘削機は、掘削機本体の進行方向の先端に前記掘削機本体の周方向に沿って回転可能な状態で支持されたカッタヘッドと、前記カッタヘッドの前面内における最外周の第１の回転軌跡上において地盤を掘削するように回転可能な状態で設けられ、該地盤を掘削する掘削部位が前記カッタヘッドの径方向外側を向くように傾斜した状態で設けられた第１の掘削部材と、前記カッタヘッドの前面内における前記第１の回転軌跡よりも内側の第２の回転軌跡上において地盤を掘削するように回転可能な状態で設けられ、該地盤を掘削する掘削部位が前記掘削機本体の進行方向の正面を向くように設けられた第２の掘削部材と、前記カッタヘッドの前面内における前記第１の回転軌跡と前記第２の回転軌跡との間の第３の回転軌跡上において地盤を掘削するように回転可能な状態で設けられ、該地盤を掘削する掘削部位が前記第１の掘削部材の掘削部位の傾斜角度よりも小さな傾斜角度で前記カッタヘッドの径方向外側を向くように傾斜した状態で設けられた第３の掘削部材と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、前記カッタヘッドの最外周の掘削部材の形状が円錐台形状であることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の発明において、前記掘削機本体は、反力を得るためにトンネルの内壁面に対して当接可能な状態で設けられたグリッパを備えるＴＢＭ本体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明によれば、最外周の掘削部材に加わるストレスを緩和することができるので、トンネル掘削機の掘削部材の寿命を向上させることが可能になる。
【００１８】
また、請求項２記載の発明によれば、最外周の掘削部材の傾斜角度を、その内側の掘削部材の傾斜角度に対して緩やかにすることができるので、最外周の掘削部材とその内側の掘削部材との間に加わるストレスを緩和することができる。このため、トンネル掘削機の掘削部材の寿命を向上させることが可能になる。
【００１９】
また、請求項３記載の発明によれば、掘削部材の寿命を向上させることができ、その交換頻度を下げることができる。このため、ＴＢＭのカッタの稼働率を向上させることができるので、掘削速度が速いというＴＢＭの利点を活かした掘削工事が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態であるトンネル掘削機を構成する掘削機本体を側面から見た全体構成の説明図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線の断面図である。
【図６】図１の掘削本体のカッタヘッドの正面図である。
【図７】カッタヘッドの回転によるローラビットの回転軌跡を示したカッタヘッドの正面図である。
【図８】図６のカッタヘッドの正面中央のローラビットを側面側から見た説明図である。
【図９】図６のカッタヘッドの正面中央のローラビットを側面側から見た説明図である。
【図１０】図６のカッタヘッドの正面中央と正面最外周との間のローラビットの説明図である。
【図１１】図６のカッタヘッドの最外周のローラビットの説明図である。
【図１２】カッタヘッドの複数のローラビットの配列の説明図である。
【図１３】図１の掘削機本体を用いたトンネル掘進処理作業のフロー図である。
【図１４】トンネル掘進処理動作中の掘削機本体の説明図である。
【図１５】図１４に続くトンネル掘進処理動作中の掘削機本体の説明図である。
【図１６】図１５に続くトンネル掘進処理動作中の掘削機本体の説明図である。
【図１７】図１６に続くトンネル掘進処理動作中の掘削機本体の説明図である。
【図１８】図１７に続くトンネル掘進処理動作中の掘削機本体の説明図である。
【図１９】図１８に続くトンネル掘進処理動作中の掘削機本体の説明図である。
【図２０】図１９に続くトンネル掘進処理動作中の掘削機本体の説明図である。
【図２１】図２０に続くトンネル掘進処理動作中の掘削機本体の説明図である。
【図２２】トンネル掘削機のカッタヘッドの面内における掘削ビットの配置例を示した説明図である。
【図２３】トンネル掘削機のカッタヘッドの面内における最外周の掘削ビットの掘削部位を外側に向けて傾斜させた場合を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一例としての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。
【００２２】
図１は本実施の形態のトンネル掘削機を構成する掘削機本体を側面から見た全体構成の説明図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線の断面図、図５は図１のＶ−Ｖ線の断面図である。なお、図１では掘削機本体内部を透かして見せている。
【００２３】
図１に示す本実施の形態のトンネル掘削機は、例えば複胴式シールド型ＴＢＭであり、トンネル掘削機を構成するＴＢＭ本体（掘削機本体）１を地中に押し込みながら発電所の水圧管斜坑や各種地下空洞のアクセストンネル等の掘削坑を地盤に構築する機器である。
【００２４】
ＴＢＭ本体１は、例えば円筒状の鋼製筒体により形成されており、その長手方向に沿って前胴部１Ｆと中胴部１Ｍと後胴部１Ｂとを一体的に備えている。ＴＢＭ本体１の掘削外径は、例えば１５００ｍｍであり比較的小径である。また、ＴＢＭ本体１の全長は、例えば６３６０ｍｍ程度である。掘削速度は、例えば１．５ｃｍ／ｍｉｎである。
【００２５】
ＴＢＭ本体１の前胴部１Ｆの前面（ＴＢＭ本体１の掘削進行方向の前面）には、カッタヘッド２が前胴部１Ｆ内に設置されたカッタ駆動電動機３によりＴＢＭ本体１の中心軸を中心にしてＴＢＭ本体１の周方向に沿って回転可能な状態で設置されている。
【００２６】
カッタヘッド２の外形は、ＴＢＭ本体１とほぼ等しい円盤状に形成されている。また、カッタヘッド２において切羽に対向する面は略円錐台形状に形成されている。すなわち、カッタヘッド２の前面には、その最外周から中央に向けてテーパ面が形成され、中央部に円形状の平坦面が形成されている。
【００２７】
このカッタヘッド２の前面には、複数のローラビット（掘削部材）４が地盤を掘削するように回転可能な状態で規則的に並んで配置されている。ローラビット４は、ＴＢＭ本体１に与えられる推進力に因って岩盤に押し付けられた状態でカッタヘッド２の回転に伴って切羽を掘削する部材である。このローラビット４の配置については、後ほど詳細に説明する。
【００２８】
また、カッタヘッド２には、前面と後面との間を貫通する開口部（図１〜図５に図示せず）が形成されている。掘削処理により生じた掘削土は、カッタヘッド２の開口部を通じてＴＢＭ本体１の内部に設置されたホッパ５内に収容されるようになっている。
【００２９】
ホッパ５は、カッタヘッド２の後面近くの下方に設置されている。ホッパ５は、排土管６を介して坑外の排土タンク（図示せず）に接続され、さらにエア併用真空排土方式（バキューム方式）の真空吸引装置（図示せず）に接続されている。ホッパ５内に収容された掘削土は、真空吸引装置により吸引され排土管６を通じて排土タンク内に収容されるようになっている。
【００３０】
また、カッタヘッド２の後面には掻き上げ板１１が接合されている。掻き上げ板１１は、カッタヘッド２の回転に追従して回転する間に、ＴＢＭ本体１内の底部に溜まった掘削土を掻き上げてホッパ５内に収容する部材である。
【００３１】
上記ＴＢＭ本体１の前胴部１Ｆの外周には前胴グリッパ１２が設置されている。前胴グリッパ１２は、地盤の掘削後にＴＢＭ本体１を固定するための部材であり、図２に示すように、例えば前胴部１Ｆの外周に沿って４箇所に設置されている。
【００３２】
各前胴グリッパ１２には、ＴＢＭ本体１の径方向に沿って伸縮可能な固定部材１２ａが設けられており、その固定部材１２ａが伸びてトンネルの壁面に押し付けられることでＴＢＭ本体１が固定されるようになっている。
【００３３】
また、ＴＢＭ本体１の前胴部１Ｆと中胴部１Ｍとの境界領域の内部には方向修正ジャッキ１３が設置されている。方向修正ジャッキ１３は、前胴部１Ｆと中胴部１Ｍとを連結するとともに、ＴＢＭ本体１の掘削方向を修正する部材である。この方向修正ジャッキ１３に圧油を供給し前胴部１Ｆと中胴部１Ｍ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ＴＢＭ本体１を推進することによりＴＢＭ本体１の推進方向を制御することが可能になっている。
【００３４】
また、ＴＢＭ本体１の中胴部１Ｍの内部には推進ジャッキ１４がＴＢＭ本体１の長手方向に沿って伸縮可能な状態で設置されている。推進ジャッキ１４は、ＴＢＭ本体１を推進させるための部材であり、図３に示すように、例えば中胴部１Ｍの外周に沿って４箇所に設置されている。
【００３５】
また、ＴＢＭ本体１の後胴部１Ｂの外周には後胴グリッパ１５および滑落防止ジャッキ１６が設置されている。
【００３６】
後胴グリッパ１５は、掘削時にＴＢＭ本体１を固定して掘進反力を得るための部材である。後胴グリッパ１５は、図４に示すように、例えばＴＢＭ本体１の外周両側面側の２箇所に設置されている。各後胴グリッパ１５には、ＴＢＭ本体１の径方向に沿って伸縮可能な固定部材１５ａが設けられており、その固定部材１５ａが伸びてトンネルの壁面に押し付けられることでＴＢＭ本体１が固定されるようになっている。
【００３７】
上記滑落防止ジャッキ１６は、滑落防止のための反力を得るための部材であり、長手方向に沿って伸縮可能な状態で設置されている。滑落防止ジャッキ１６は、図４および図５に示すように、例えばＴＢＭ本体１の外周底部の２箇所に配置されている。地質不良部で後胴グリッパ１５による反力確保が困難な場合に、ＴＢＭ本体１内で組み立てたセグメントに滑落防止ジャッキ１６を押し付けることで反力が得られるようになっている。このように地質の状態等に応じて掘進反力の取り方を変えることができるので、トンネルを造る速度を速めることができる。また、安全にトンネルを形成することができる。
【００３８】
次に、図６は図１のカッタヘッド２の正面図、図７はカッタヘッド２の回転によるローラビット４の回転軌跡を示したカッタヘッドの正面図である。なお、図６および図７においてハッチングは、カッタヘッド２の前後面間を貫通する上記開口部を示している。
【００３９】
カッタヘッド２は、例えば、枠体部２Ｆと、その枠体部２Ｆ内に互いに直交するように設置された２つのスポーク部２Ｓａ，２Ｓｂと、スポーク部２Ｓａに接合されたスクレーバツース２Ｓｔと、２つのスポーク部２Ｓａ，２Ｓｂの間に張り出すように設置された４つの張出部２ｈとを備えている。
【００４０】
カッタヘッド２の正面中央の回転軌跡Ｒ１上においてスポーク部２Ｓａ，２Ｓｂの交点部には、例えば、２個のコーンヘッド型のローラビット４Ａ，４Ａ（４）が回転可能な状態で設置されている。
【００４１】
また、中央の回転軌跡Ｒ１の１つ外側の回転軌跡Ｒ２上のスポーク部２Ｓａには、例えば、ドラム型の２個のローラビット４Ｂ，４Ｂ（４）が回転可能な状態で設置されている。
【００４２】
また、回転軌跡Ｒ２の１つ外側の回転軌跡（第２の回転軌跡）Ｒ３上のスポーク部２Ｓｂには、例えば、ドラム型の２個のローラビット（第２の掘削部材）４Ｃ，４Ｃ（４）が回転可能な状態で設置されている。
【００４３】
また、回転軌跡Ｒ３の１つ外側の回転軌跡（第３の回転軌跡）Ｒ４上のスポーク部２Ｓａには、例えば、ドラム型の２個のローラビット（第３の掘削部材）４Ｄ，４Ｄ（４）が回転可能な状態で設置されている。
【００４４】
さらに、カッタヘッド２の正面の最外周の回転軌跡（第１の回転軌跡）Ｒ５上の各張出部２ｈには、例えば、ドラム型のローラビット（第１の掘削部材）４Ｅ，４Ｅ（４）が回転可能な状態で設置されている。カッタヘッド２の中心軸線に対するローラビット４Ｅの配置角度θ１は、例えば４０°である。
【００４５】
これらのローラビット４Ａ〜４Ｅの各々の側面（掘削部位）には、複数の突出刃４ｓがローラビット４Ａ〜４Ｅの各々の側面から突出した状態で敷き詰められている。突出刃４ｓは、例えばタングステンカーバイドのような超硬合金により形成されている。なお、突出刃４ｓはローラビット４Ａ〜４Ｅの各々の側面に敷き詰められているが、図６および図７では図面を見易くするために突出刃４ｓを間引いて示している。
【００４６】
次に、図８および図９は図６のカッタヘッド２の正面中央のローラビット４Ａを側面側から見た説明図、図１０は図６のローラビット４Ｂ〜４Ｄの説明図、図１１は図６のカッタヘッド２の最外周のローラビット４Ｅの説明図、図１２はカッタヘッド２のローラビット４Ａ〜４Ｅの配列の説明図である。なお、図１２においてはローラビット４Ａ〜４Ｅを重ねて示している。
【００４７】
図８および図９に示す中央のローラビット４Ａ，４Ａは、例えば円錐形状に形成されており、図１２に示すように、ローラビット４Ａ，４Ａの各々の側面（掘削部位）が掘削方向正面を向くように、ローラビット４Ａ，４Ａの各々の頂点をカッタヘッド２の正面中心に向けて回転軸を傾けた状態で設置されている。
【００４８】
これらのローラビット４Ａ，４Ａは、図８に示すように、ボルト２０ａによってカッタヘッド２に取り付けられており、図９に示すように、カッタヘッド２の後面側から着脱することが可能な構成になっている。
【００４９】
次に、図１０に示すローラビット４Ｂ〜４Ｄは、例えば円柱状に形成されており、回転軸部４ｘの外側に軸受け部４ｒを介して外周部４ｐが回転可能な状態で設置されている。これらのローラビット４Ｂ〜４Ｄも、ボルト２０ｂによってカッタヘッド２に取り付けられており、カッタヘッド２の後面側から着脱することが可能な構成になっている。
【００５０】
また、図１２に示すように、ローラビット４Ｂ〜４Ｄのうち、ローラビット４Ｂ，４Ｃは、その側面（掘削部位）が掘削方向正面を向くように設置されている。一方、それらの外側のローラビット４Ｄは、その側面（掘削部位）がカッタヘッド２の径方向外側を向くように傾斜した状態で設置されている。
【００５１】
次に、図１１に示す最外周のローラビット４Ｅは、例えば円錐台形状に形成されており、上記したローラビット４Ｂ等と同様に、回転軸部４ｘの外側に軸受け部４ｒを介して外周部４ｐが回転可能な状態で設置されている。このローラビット４Ｅも、ボルト２０ｃによってカッタヘッド２に取り付けられており、カッタヘッド２の後面側から着脱することが可能な構成になっている。
【００５２】
また、図１２に示すように、最外周のローラビット４Ｅは、その側面（掘削部位）がカッタヘッド２の径方向外側を向くように傾斜した状態で設置されている。ただし、最外周のローラビット４Ｅの側面の傾斜角度は、それよりも１つ内側の上記ローラビット４Ｄの側面の傾斜角度よりも大きくなっている。
【００５３】
すなわち、本実施の形態においては、最外周の回転軌跡Ｒ５上のローラビット４Ｅと、中央側の回転軌跡Ｒ３上のローラビット４Ｃとの間の回転軌跡Ｒ４上に、側面の傾斜角度が最外周のローラビット４Ｅの側面の傾斜角度よりも小さく設定されたローラビット４Ｄが設置されている。
【００５４】
このようにローラビット４Ｃ，４Ｅの間に、ローラビット４Ｄを配置したことにより、カッタヘッド２の外周部においてローラビット４Ｃからローラビット４Ｅにわたって各々のローラビット４Ｃ〜４Ｅの側面で形成される掘削ラインがカッタヘッド２の外周に向かって緩やかに傾斜するようになっている。その結果、掘削処理時に最外周のローラビット４Ｅの内側一部に加わるストレスを緩和することができるので、最外周のローラビット４Ｅの寿命を向上させることができる。
【００５５】
また、最外周のローラビット４Ｅを円柱状にした場合、ローラビット４Ｅの外側の回転軸部４ｘがトンネルの内壁面に接触しないようにするためには、最外周のローラビット４Ｅの側面の傾斜角度が大きくならざるを得ない。したがって、ローラビット４Ｄの側面の傾斜角度に対するローラビット４Ｅの側面の傾斜角度が急峻になるため、掘削処理時に最外周のローラビット４Ｅの内側部分またはローラビット４Ｄの外側部分にストレスが集中する場合がある。
【００５６】
これに対して、本実施の形態においては、最外周のローラビット４Ｅを円錐台形状にすることにより、ローラビット４Ｅの外側の回転軸部４ｘがトンネルの内壁面に接触しないようにローラビット４Ｅを配置した上で、最外周のローラビット４Ｅの側面の傾斜角度を、その内側のローラビット４Ｄの側面の傾斜角度に対して緩やかにすることができる。このため、掘削処理時に最外周のローラビット４Ｅの内側部分またはローラビット４Ｄの外側部分に加わるストレスを緩和することができるので、最外周のローラビット４Ｅ，４Ｄの寿命を向上させることができる。
【００５７】
このような本実施の形態の構造を採用しない場合、最外周のローラビット４Ｅの一部が摩耗しただけでも、そのローラビット４Ｅを交換しなければならなくなるが、最外周のローラビット４Ｅはその配置位置の観点から着脱が困難な上、１つのローラビット４Ｅを交換するのにもＴＢＭ本体１の内部機器の搬出搬入等の大がかりな作業が必要になる。このため、トンネル掘削工事の工期が大幅に遅れてしまうという問題がある。また、ＴＢＭ本体１のカッタの稼働率が低下するので、掘削速度が速いというＴＢＭ工法の利点を損なうという問題もある。
【００５８】
また、最外周のローラビット４Ｅの一部が摩耗しただけでも、そのローラビット４Ｅ全体を交換しなければならないので、材料費が高くなるという問題もある。特に、ＴＢＭは高価なので工事費を如何にして下げるかが重要な課題になっている。
【００５９】
これに対して本実施の形態においては、ローラビット４Ｅの寿命を向上させることができ、その交換頻度を低下させることができるので、トンネル掘削工事の工期を短縮させることができる。特に、ＴＢＭ本体１のカッタの稼働率を向上させることができるので、掘削速度が速いというＴＢＭ工法の利点を活かした掘削工事を行うことができる。
【００６０】
また、最外周のローラビット４Ｅの寿命を向上させることができるので、材料費を低減することができ、トンネル掘削工事の費用を低減することができる。このため高価なＴＢＭの使用を推進することができる。
【００６１】
次に、上記したＴＢＭ本体１によるトンネル掘進処理動作について図１３のフロー図に沿って図１４〜図２１を参照して説明する。
【００６２】
図１４〜図２１はトンネル掘進処理工程中のＴＢＭ本体１の説明図である。ここでは、例えば上向き斜方トンネルの掘進処理について説明する。なお、上向き斜方トンネルの傾斜角度θ２は、例えば２０°程度である。また、符号ＳＧは滑落防止部材として機能するセグメントを示している。
【００６３】
まず、図１４に示すように、後胴グリッパ１５の固定部材１５ａを伸ばしトンネルの内壁面に押し当ててＴＢＭ本体１を固定した後（図１３の工程１００）、図１５に示すように、推進ジャッキ１４をＴＢＭ本体１の長手方向前方に伸ばして掘進動作を行う（図１３の工程１０１）。これにより、カッタヘッド２の前面の複数のローラビット（掘削部材）４を地盤に押し付けた状態でカッタヘッド２を回転させて地盤を掘削する。
【００６４】
続いて、推進ジャッキ１４が伸びきったところでカッタヘッド２の回転を停止し、図１６に示すように、後胴グリッパ１５で反力を得たまま、前胴グリッパ１２の固定部材１２ａを伸ばしトンネルの内壁面に押し当てＴＢＭ本体１を固定する（図１３の工程１０２）。
【００６５】
その後、図１７に示すように、後胴グリッパ１５の固定部材１５ａを縮めて後胴グリッパ１５による固定状態を解除した後（図１３の工程１０３）、図１８に示すように、推進ジャッキ１４を縮めて中胴部１Ｍおよび後胴部１Ｂを前方に引き寄せるとともに、ＴＢＭ本体１の滑落を防止するため滑落防止ジャッキ１６をＴＢＭ本体１の長手方向後方に伸ばしてセグメントＳＧに押し当てる（図１３の工程１０４）。
【００６６】
次いで、図１９に示すように、前胴グリッパ１２でＴＢＭ本体１を固定した状態で、後胴グリッパ１５の固定部材１５ａを伸ばしトンネルの内壁面に押し当てＴＢＭ本体１を固定する（図１３の工程１０５）。
【００６７】
続いて、図２０に示すように、前胴グリッパ１２および後胴グリッパ１５でＴＢＭ本体１を固定した状態で滑落防止ジャッキ１６を縮めて前方に引き寄せた後、滑落防止ジャッキ１６の後方の空き領域に新たなセグメントＳＧを挿入した後（図１３の工程１０６）、図２１に示すように、前胴グリッパ１２の固定部材１２ａを縮めて前胴グリッパ１２によるＴＢＭ本体１の固定状態を解除する（図１３の工程１０７）。
【００６８】
その後、掘進作業の終了を確認し（図１３の工程１０８）、掘進作業が終了でなければ工程１０１〜１０７を繰り返し、掘進作業が終了であれば掘進作業を完了する（図１３の工程１０９）。
【００６９】
このように本実施の形態においては、上向き斜方トンネルであってもＴＢＭ本体１により安全かつ高速に掘進作業を行うことができる。
【００７０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。
【００７１】
例えば、前記実施の形態のローラビット４Ｄの形状を円錐楕円形にしても良い。これにより、ローラビット４Ｄの側面の外向きの傾斜角度を調整することができる。
【００７２】
また、カッタヘッド２の正面の中央側のローラビット４Ｃと最外周のローラビット４Ｅの間に複数のローラビット４Ｄを配置しても良い。この場合も複数のローラビット４Ｄの各側面（切削部位）の傾斜角度が外周に向かって次第に大きくなるようにする。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上の説明では、本発明を上向き斜方トンネルの掘削処理に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく水平トンネルの掘削処理に適用することもできる。
【符号の説明】
【００７４】
１  ＴＢＭ本体（掘削機本体）
２  カッタヘッド
３  カッタ駆動電動機
４，４Ａ〜４Ｅ  ローラビット（掘削部材）
４ｐ  外周部
４ｒ  軸受け部
４ｓ  突出刃
４ｘ  回転軸
５  ホッパ
６  排土管
１１  掻き上げ板
１２  前胴グリッパ
１３  方向修正ジャッキ
１４  推進ジャッキ
１５  後胴グリッパ
１６  滑落防止ジャッキ
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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