(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削するカッタヘッドが先端部に設けられたフロントサポート部と、
このフロントサポート部の後端部付近に連結された第１の推進ジャッキと、
この第１の推進ジャッキの後端部が連結され前記フロントサポート部を前進させる際にトンネル内面に押圧されて反力を取るグリッパとを備えるトンネル掘削機において、
前記フロントサポート部の外周面に、鍔状部材を設けると共にこの鍔状部材の側面に摺接しつつトンネル径方向外方に移動してトンネル内面に沿って展開可能な展開部材を設け、
この展開部材に、前記フロントサポート部の後方に設置されたセグメント等に反力をとって前記フロントサポート部を前方に向かって推進する第２の推進ジャッキを設けたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
前記展開部材が、前記フロントサポート部の外周下部に設けられた固定ソリ部にピンを介して連結された円弧板状のスタビライザーアームと、このスタビライザーアームにピンを介して連結された円弧板状の別のスタビライザーアームと、前記フロントサポート部の外周上部に展開自在に連結されたルーフとを備えた請求項１に記載のトンネル掘削機。
【請求項３】
前記ルーフが、前記フロントサポート部の外周上部の中央に位置する円弧板状のセンターパートと、このセンターパートの両端にピンを介して連結された円弧板状のサイドパートとを備えた請求項２に記載のトンネル掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カッタヘッドにより地盤（特に岩盤）を掘削するためのトンネル掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトンネル掘削機としては、カッタヘッドが先端部に設けられたフロントサポート部と、このフロントサポート部の後端部付近に連結された推進ジャッキと、この推進ジャッキの後端部が連結されフロントサポート部を前進させる際にトンネル内面に押圧されて反力を取るグリッパとを備えるものがある。更に、グリッパの後端部に前記推進ジャッキとは別の推進ジャッキを設け、グリッパの後方に配置されたセグメント等に反力をとってグリッパおよびフロントサポート部を前方に向かって推進できるようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトンネル掘削機では、フロントサポート部の後方に設けられたグリッパに、セグメントに反力をとる推進ジャッキを設けるようにしているので、トンネル掘削機の機長が長くなる。したがって、トンネルの曲線部での方向制御性が劣るといった欠点があった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、機長を短くすることができ、もって方向制御性の良好なトンネル掘削機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、地盤を掘削するカッタヘッドが先端部に設けられたフロントサポート部と、このフロントサポート部の後端部付近に連結された第１の推進ジャッキと、この第１の推進ジャッキの後端部が連結され前記フロントサポート部を前進させる際にトンネル内面に押圧されて反力を取るグリッパとを備えるトンネル掘削機において、前記フロントサポート部の外周面に、鍔状部材を設けると共にこの鍔状部材の側面に摺接しつつトンネル径方向外方に移動してトンネル内面に沿って展開可能な展開部材を設け、この展開部材に、前記フロントサポート部の後方に設置されたセグメント等に反力をとって前記フロントサポート部を前方に向かって推進する第２の推進ジャッキを設けたことを特徴とする。
【０００６】
また、前記展開部材が、前記フロントサポート部の外周下部に設けられた固定ソリ部にピンを介して連結された円弧板状のスタビライザーアームと、このスタビライザーアームにピンを介して連結された円弧板状の別のスタビライザーアームと、前記フロントサポート部の外周上部に展開自在に連結されたルーフとを備えていてもよい。
【０００７】
また、前記ルーフが、前記フロントサポート部の外周上部の中央に位置する円弧板状のセンターパートと、このセンターパートの両端にピンを介して連結された円弧板状のサイドパートとを備えていてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態に係るトンネル掘削機を添付図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図３に示すように、本実施の形態のトンネル掘削機は、駆動モータ２２により回転駆動されて地盤を掘削するカッタヘッド１０が先端部に設けられたフロントサポート部１１と、このフロントサポート部１１の後端部付近に連結された第１の推進ジャッキ１２と、この第１の推進ジャッキ１２の後端部１２ａが連結されフロントサポート部１１を前進させる際にジャッキ１８によりトンネルの内面１３に押圧されて反力を取るグリッパ１４とを備えて概略構成される。
【００１０】
フロントサポート部１１には、サブビーム１５が固定されており、このサブビーム１５には空気を送り込む風管１６と、掘削された岩石等をフロントサポート部１１の後方に搬出するコンベアー１７とが設けられている。また、サブビーム１５の後端部付近には、シリンダにより進退する脚部材１９が設けられている。サブビーム１５にはカッタヘッド１０の回転による切削トルクの反力をとるためのトルクアーム２０が設けられている。
【００１１】
図３に示すように、フロントサポート部１１の外周下部には、トンネルの内面１３に接する固定ソリ部２３が固定されている。また、フロントサポート部１１の外周面には、固定ソリ部２３を連結するように鍔状部材２１が外周にわたって固定されている。
【００１２】
固定ソリ部２３にはピン２４を介して円弧板状のスタビライザーアーム２６がピン２４を中心として揺動（展開）自在に連結されている。このスタビライザーアーム２６の端部にはピン２５を介して同様に円弧板状のスタビライザーアーム２７がピン２５を中心として揺動（展開）自在に連結されている。各スタビライザーアーム２６，２７とフロントサポート部１１との間には揺動（展開）用のシリンダ２８，２９がそれぞれ連結されている。また、各スタビライザーアーム２６，２７はその側面が鍔状部材２１の側面に接するようになっており、各スタビライザーアーム２６，２７がピン２４，２５を中心として揺動する際に鍔状部材２１と摺接するようになっている。
【００１３】
また、フロントサポート部１１の外周上部には、ルーフ３０が展開自在に連結されている。このルーフ３０は中央部に位置する円弧板状のセンターパート３１と、この両側にピン３３を介して連結された円弧板状のサイドパート３２とから構成されている。センターパート３１は展開用のシリンダ３４を介してフロントサポート部１１に連結され、サイドパート３２は展開用のシリンダ３５を介してフロントサポート部１１に連結されている。また、各センターパート３１およびサイドパート３２はその側面が鍔状部材２１の側面に接するように、センターパート３１およびサイドパート３２が展開する際に鍔状部材２１と摺接するようになっている。また、センターパート３１及びサイドパート３２の外面には、円弧板状のミニテールフレーム４９が固定されている。
【００１４】
ここで、上記スタビライザーアーム２６，２７、センターパート３１、サイドパート３２は本発明の展開部材を構成する。
【００１５】
一方、前記固定ソリ部２３、スタビライザーアーム２６，２７、センターパート３１、サイドパート３２には第２の推進ジャッキ３８が取り付けられている。この第２の推進ジャッキ３８の取付構造は、固定ソリ部２３、スタビライザーアーム２６，２７、センターパート３１、サイドパート３２において同様であるが、ここではセンターパート３１を例として説明する。
【００１６】
すなわち、図４に示すように、円弧板状のセンターパート３１の前後端には壁部３１ａが形成されている。この壁部３１ａに隣接して取付部材４０が固定されている。この取付部材４０の前方には取付部材４１が固定されている。センターパート３１の壁部３１ａには貫通孔３１ｂが形成され、取付部材４０，４１にはそれぞれ貫通孔４０ｂ，４１ｂが形成されている。この貫通孔４０ｂ，４１ｂには第２の推進ジャッキ３８のシリンダ部３８ａが挿通されて固定されている。壁部３１ａの貫通孔３１ｂには、第２の推進ジャッキ３８のピストンロッド３８ｂが挿通されており、このピストンロッド３８ｂの先端には押圧部材４２が固定されている。押圧部材４２は、センターパート３１等を展開させた際に、後方に設置されたセグメントＳの端面に当接するようになっている。このように推進ジャッキ３８は固定ソリ部２３、スタビライザーアーム２６，２７、センターパート３１、サイドパート３２に、フロントサポート部１１の周方向に沿って所定間隔で複数個取り付けられている。
【００１７】
第２の推進ジャッキ３８よりも後方のフロントサポート部１１には、セグメントＳを組み立てるためにセグメント組立装置４５が配置されている。このセグメント組立装置４５は、フロントサポート部１１の外周面に周方向に設けられたレール４６上をセグメントＳを保持して移動するエレクタ４７を備えている。
【００１８】
次に、かかる実施の一形態のトンネル掘削機の作用について説明する。
【００１９】
掘削する地盤が強固である場合は、グリッパ１４と第１の推進ジャッキ１２とを用いてトンネルを掘削する。
【００２０】
すなわち、ジャッキ１８を伸長させてグリッパ１４をトンネルの内面１３に押圧する。これにより、トンネル掘削機はトンネル内面１３に固定される。次いで、カッタヘッド１０を駆動モータ２２により回転駆動しつつ、第１の推進ジャッキ１２を伸長させてカッタヘッド１０を前進させてトンネルを掘削する。この際、切羽近くの地山の崩壊や緩みを防止しフロントサポート部１１の移動を安定させるべく、スタビライザーアーム２６，２７、ルーフ３０のセンターパート３１、サイドパート３２をフロントサポート部１１の外方に移動させトンネルの内面１３付近に位置するように配置しておく。
【００２１】
一方、掘削する地盤が比較的軟弱である場合は、グリッパ１４を使用しないで、第２の推進ジャッキ３８を用いてトンネルを掘削する。
【００２２】
すなわち、トンネルの内面１３にセグメントＳを組み立てる。ここで、セグメントＳは必要に応じて地盤にアンカーボルト等で地盤と強固に連結される。スタビライザーアーム２６，２７およびルーフ３０のセンターパート３１、サイドパート３２をフロントサポート部１１の外方に移動させトンネルの内面１３に位置させる。これにより、これらに設けられた複数の第２の掘進ジャッキ３８がトンネルの内面１３の近傍にその内面１３に沿って配置されることになる。次いで、各第２の推進ジャッキ３８のピストンロッド３８ｂを伸長させると、ピストンロッド３８ｂの先端に取り付けられた押圧部材４２がセグメントＳの端面に当接し、セグメントＳを反力受けとして、フロントサポート部１１に推進力が作用する。これにより、フロントサポート部１１が前進してトンネルが掘削される。
【００２３】
セグメントＳの幅分掘削されたら第２の推進ジャッキ３８のピストンロッド３８ｂを縮め、セグメントＳと押圧部材４２との間に隙間を形成する。セグメント組立装置４５のエレクタ４７により、新たなセグメントＳを搬送する。そして、ミニテールフレーム４９の内側で、既に組まれたセグメントＳの端部に連結する。このようにして連続的にトンネルを掘削するとともに、セグメントＳを順次トンネルの内面１３に配置していく。
【００２４】
このように、本発明の実施の一形態のトンネル掘削機では、地盤の状況に応じて上記２つの掘削方式を採用することができる。掘削方式の変更はトンネルの掘削途中で変更でき、掘削途中で得られる地盤の情報に対応して適宜の掘削方式を採用することができる。したがって、我が国のように掘削区間全部が強固な地盤であることが少なく、破砕帯が交互に出現するような地盤の掘削においても、安全にかつ確実にトンネルを掘削することができる。
【００２５】
また、フロントサポート部１１の後端部に第２の推進ジャッキ３８を設けるようにしているので、グリッパ１４の後方に当該推進ジャッキを設けた場合に比べて、トンネル掘削機の機長を短くすることができる。これにより、トンネルの曲線部における方向制御性が著しく向上する。また、機長が短くなる結果、少ない掘削長さで地盤の状況を確認することができ、状況に応じて迅速な対応をとることができる。
【００２６】
更に、第２の推進ジャッキ３８は、スタビライザーアーム２６，２７、センターパート３１、サイドパート３２等の内側にこれらとオーバーラップして取り付けられているので、オーバーラップした分だけトンネル掘削機の機長を更に短くすることができる。したがって、上記方向制御性や地盤への迅速な対応をさらに効果的に達成することができる。
【００２７】
スタビライザーアーム２６，２７、センターパート３１、サイドパート３２及び固定ソリ部２３に第２の推進ジャッキ３８を取り付けてあるので、スタビライザーアーム２６，２７、センターパート３１、サイドパート３２を展開させ、これらをトンネルの内面近傍に配置した場合に、各第２の推進ジャッキ３０に設けられた押圧部材４２が後方に設置された各セグメントＳの端面に当接させることができる。したがって、各第２の推進ジャッキ３８の反力を各セグメントＳにより確実に受けることができ、確実にフロントサポート部１１を推進させることができる。
【００２８】
スタビライザーアーム２６，２７、センターパート３１、サイドパート３２に連結されたシリンダ２８，２９，３４，３５の伸長量を調整することにより、これらの展開量を調整することができる。したがって、押圧部材４２の位置をセグメントＳの肉厚方向の中心部に対応させて調整でき、セグメントＳが多少ずれて設置されていても、押圧部材４２によりセグメントＳの肉厚方向の中央部を確実に押圧することができる。
【００２９】
このように押圧部材４２によりセグメントＳの肉厚方向の中央部を正確に押圧できることは、セグメントＳの肉厚を小さくすることができることにつながる。通常セグメントＳは、肉厚方向の中央部から偏心した位置を押圧されることを考慮し必要強度以上に厚く形成されているので、肉厚方向中央部を正確に押圧できれば、必要強度が得られる最小限の肉厚とすることができるからである。
【００３０】
また、センターパート３１、サイドパート３２をフロントサポート部１１に引き寄せると、トンネルの内面とセンターパート３１、サイドパート３２の外面との間に隙間を形成させることができ、この隙間から先進ボーリングを行うことができる。
【００３１】
また、ミニテールフレーム４９の内側でセグメントＳを組むようにしているので、地盤が軟弱な場合でも崩壊対策を確実に行うことができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、第２の推進ジャッキをフロントサポート部の後端部付近に設けたので、機長を短くすることができ、トンネルの曲線部を掘削する場合の方向制御性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のトンネル掘削機の全体構成を示す図である。
【図２】図１のイ−イ矢視図である。
【図３】図１のロ−ロ矢視図である。
【図４】図１の要部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１０  カッタヘッド
１１  フロントサポート部
１２  第１の推進ジャッキ
１４  グリッパ
２６，２７  スタビライザーアーム（展開部材）
３１  センターパート（展開部材）
３２  サイドパート（展開部材）
３８  第２の推進ジャッキ
Ｓ  セグメント
【図１】
0003952538.tif 000002
【図２】
0003952538.tif 000003
【図３】
0003952538.tif 000004
【図４】
0003952538.tif 000005