(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドフレームを掘進側に位置する前胴部とトンネル側に位置する後胴部とに分割し、これら前胴部と後胴部とを互いに屈曲自在に連結した中折れ式トンネル掘進機において、前記前胴部は地山側にカッタフレームが取り付けられたほぼ筒状の内殻フレームと、該内殻フレームの外側部にこれを取り囲むように所定の間隔を隔ててかつ周方向に分割されて配置された外殻フレームとを備え、該外殻フレームは前記内殻フレームに近接又は離間可能に連結機構を介して取り付けられ、前記前胴部と後胴部にはそれぞれ小径の筒状部が設けられ、前胴部側の筒状部に前記内殻フレームが一体に連設され、後胴部側の筒状部は前胴部側の筒状部内に相対的に揺動可能に挿入され、これら筒状部間にはシール部材が配置されていることを特徴とする中折れ式トンネル掘進機。
【請求項２】
前記外殻フレームが前記内殻フレームの周方向に沿って上下片部及び左右側片部に分割された外殻部在によって構成され、上片部及び左右側片部の外殻部材が内殻フレームに前記連結機構で結ばれて内殻フレームより径方向に近接又は離間可能に構成されるとともに、下片部の外殻部材が内殻フレームより所定の間隔を隔てて固定されていることを特徴とする請求項１記載の中折れ式トンネル掘進機。
【請求項３】
前記連結機構による前記内殻フレームと外殻フレームの連結を切り離すことにより、前記内殻フレームが回収可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の中折れ式トンネル掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屈曲部を有するトンネルを掘削するための中折れ式トンネル掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトンネル掘進機には、図３に示すように屈曲掘進が可能なものが知られている。この種のトンネル掘進機は、カッタフレーム５が取り付けられる前胴部１と、この前胴部１を揺動可能に支持する後胴部２と、前胴部１を後胴部２に対して相対的に揺動させる揺動機構（中折れジャッキ）３とを備えたもので、図のようなトンネル８の曲線部を掘削する場合に揺動機構３を作動させて前胴部１と後胴部２とを中折れ状態にすることができるようにしたものである。図中４はセグメントに反力をとって掘進させるシールドジャッキ、６は余掘り用のコピーカッタ、Ｓは掘削されたトンネル内に組み立てられたセグメントである。
【０００３】
この中折れ式トンネル掘進機では、トンネル８の曲線部を施工する際に必要な余掘りをカッタフレーム５の外周部からコピーカッタ６を突出させることにより行うようにしているので、地盤が柔らかい場合には対応することができるが、岩盤や巨岩の混じった地盤では、コピーカッタでは余掘りできない。
【０００４】
従来、このような地盤において曲線部を施工するためには、中折れ式トンネル掘進機のカッタフレームの外縁部に設けられたローラビットを外方に向けて大きく張り出させて、トンネルを掘削することで余掘りの確保を図るようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように従来の中折れ式トンネル掘進機ではローラビットを外方に張り出して余掘りをするようにしているので、直線部においても予定径よりも大きなトンネルが掘削されるので、掘削ズリの発生が大きくなるという問題がある。
【０００６】
さらに、機構上ローラビットの張り出し量をあまり大きくすることができないので、大きな余掘り量を確保できない。したがって、前胴部１と後胴部２とを中折れ状態としても前胴部１又は後胴部２がトンネル内壁と接触してしまい、トンネルの中心線の曲率半径を小さくすることができないといった問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、掘削ズリの発生量が過大となることがなく、小さな曲率半径の曲線部を施工することができる中折れ式トンネル掘進機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シールドフレームを掘進側に位置する前胴部とトンネル側に位置する後胴部とに分割し、これら前胴部と後胴部とを互いに屈曲自在に連結した中折れ式トンネル掘進機において、前記前胴部は地山側にカッタフレームが取り付けられたほぼ筒状の内殻フレームと、該内殻フレームの外側部にこれを取り囲むように所定の間隔を隔ててかつ周方向に分割されて配置された外殻フレームとを備え、該外殻フレームは前記内殻フレームに近接又は離間可能に連結機構を介して取り付けられ、前記前胴部と後胴部にはそれぞれ小径の筒状部が設けられ、前胴部側の筒状部に前記内殻フレームが一体に連設され、後胴部側の筒状部は前胴部側の筒状部内に相対的に揺動可能に挿入され、これら筒状部間にはシール部材が配置されていることを特徴とする。
【０００９】
前記外殻フレームが前記内殻フレームの周方向に沿って上下片部及び左右側片部に分割された外殻部在によって構成され、上片部及び左右側片部の外殻部材が内殻フレームに前記連結機構で結ばれて内殻フレームより径方向に近接又は離間可能に構成されるとともに、下片部の外殻部材が内殻フレームより所定の間隔を隔てて固定されていることが好ましい。
【００１０】
前記連結機構による前記内殻フレームと外殻フレームの連結を切り離すことにより、前記内殻フレームが回収可能であることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態の中折れ式トンネル掘進機について添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
本実施の形態の中折れ式トンネル掘進機は、シールドフレーム１０を掘進側に位置する前胴部１１とトンネル側に位置する後胴部１２とに分割し、これら前胴部１１と後胴部１２とを揺動機構２３により互いに屈曲自在に連結したものである。図中４４はミニテールフレームである。
【００１３】
揺動機構２３は、後胴部１２に設けられたヒンジ部２４に前胴部１１の後端に設けられた凸部２５を摺動可能に挿入するとともに、前胴部１１と後胴部１２とを中折れジャッキ２６により連結して構成される。
【００１４】
後胴部１２にはトンネル内径よりも小径の筒状部１２ａが形成され、前胴部１１にもこの筒状部１２ａに対応して筒状部１１ａが形成されている。後胴部１２の筒状部１２ａは前胴部１１の筒状部１１ａ内に相対的に揺動可能に挿入されている。これら筒状部１１ａ，１２ａとの間には、ブラシやリング状シール等からなるシール部材２９が筒状部１１ａ，１２ａと密着して配置され、これにより前胴部１１と後胴部１２とが相対的に揺動した場合にも、前胴部１１及び後胴部１２の内外の水密性が確保された、いわゆるシールド構造になっている。
【００１５】
前胴部１１は地山側にカッタフレーム１３が取り付けられ、前記筒状部１１ａに一体に連設されたたほぼ筒状の内殻フレーム１４と、該内殻フレーム１４の外側部にこれを取り囲むように所定の間隔を隔ててかつ周方向に分割されて配置された外殻フレーム１５とを備えている。なお、カッタフレーム１３には地山側に臨んで複数のローラビット２２が取り付けられている。
【００１６】
外殻フレーム１５は、内殻フレーム１４の周方向に沿って上片部１８、下片部１９、右側片部２０、左側片部２１の４つの部分に分割された外殻部材によって構成されている。外殻部材の上片部１８及び左右側片部２０、２１は内殻フレーム１４に近接又は離間可能に連結機構１６を介して取り付けられ、外殻部材の下片部１９は内殻フレーム１４に所定の間隔を隔てて固定されている。
【００１７】
連結機構１６は次のようになっている。外殻部材の上片部１８及び左右片部２０，２１は支持ジャッキ３３によりトンネルの内面に対して近接及び離間できるように支持されている。内殻フレーム１４の外面には当該内殻フレーム１４の径方向に延びるガイドポスト３７が立設されており、このガイドポスト３７の先端部には外殻部材の上片部１８及び左右片部２０，２１の内面に形成されたガイド部１８ａ，２０ａ、２１ａが摺動可能に嵌まり込んでおり、支持ジャッキ３３により近接又は離間した際に外殻部材の上片部１８及び左右片部２０，２１をガイドポスト３７により案内するようにしている。
【００１８】
後胴部１２の後端部にはトンネル内径よりも若干小さな直径の端板フレーム１２ｂが固定されており、この端板フレーム１２ｂの周縁部付近にはセグメントＳに反力をとって前胴部１１及び後胴部１２を前進させる複数の推進ジャッキ２７が端板フレーム１２ｂの周縁部に沿って取り付けられている。端板フレーム１２ｂの中央部にはほぼ円形状の開口部１２ｄが形成されており、この開口部１２ｄを通って掘削ズリを排出するためのベルトコンベア２８がカッタフレーム１３の直近内部に向かって配置されている。
【００１９】
なお、カッタフレーム１３には掘削されたズリが一時収容されるチャンバ３０が形成されており、カッタフレーム１３の回転に伴ってチャンバ３０内に一時収容されたズリが、上方にチャンバ３０とともに搬送されチャンバ３０が上方近傍に来たときにチャンバ３０からコンベア２８上に投下されるようになっている。図中３１はカッタフレーム１３を回転駆動するためのモーターである。
【００２０】
後胴部１２の端板フレーム１２ｂにはトンネルの内面にセグメントＳを組み立てるエレクタ装置４０が取り付けられており、エレクタ４１をエレクタ用ジャッキ４２により移動させてセグメントＳの組み立てができるようになっている。
【００２１】
次に、かかる実施の一形態の中折れ式トンネル掘進機の作用について説明する。
【００２２】
トンネルの直線部を施工するには、モータ３１によりカッタフレーム１３を回転させつつ、推進ジャッキ２７を伸長させてセグメントＳに反力をとって前胴部１１及び後胴部１２を前方に推進する。これにより、カッタフレーム１３に取り付けられたローラビット２２によりトンネルが形成される。
【００２３】
この際、支持ジャッキ３３を伸長させてガイドポスト３７に沿って外殻部材の上片部１８，左右片部２０，２１をトンネルの径方向に移動させてトンネル内面に沿わせて位置させる。これにより、トンネル内面の崩落を防止する。
【００２４】
所定掘削した後にエレクタ装置４０により後胴部１２の後方でセグメントＳを順次環状に組み立て、順次トンネルの内面を覆っていく。
【００２５】
次に、トンネルの曲線部、特に急カーブ部を施工するには、複数個設けた中折れジャッキ２６のうち曲線部の内側に該当する中折れジャッキ２６を縮めることにより、前胴部１１を後胴部１２に対してヒンジ部２４を中心として揺動させ中折れ状態とし、推進ジャッキ２７を伸長することにより急カーブ部を掘進する。
【００２６】
ここで、カッタフレーム１３のコーナー部に設けられたローラビット２２により余掘り施工がされ曲線部の施工は容易になっているが、更に曲率半径が小さな急カーブ部を掘削しようとすると、外殻フレーム１５の左右片部２０，２１がトンネルの内面に接触してしまう。したがって、前胴部１１と後胴部１２を中折れ状態として掘削しても、施工できる曲線部の曲率半径には制限があり、この結果さらに小さな曲率半径のトンネルを施工することは困難であった。
【００２７】
しかしながら、本実施の形態の中折れ式トンネル掘進機では、外殻部材の左右片部２０，２１は支持ジャッキ３３によりトンネルの内面に対して離間可能に支持されているので、当該支持ジャッキ３３を縮めて外殻部材の左右片部２０，２１をトンネルの内面から少し退避させることにより（図２の点線部分を参照）トンネルの内面との接触を解消することができる。これにより、更に中折れ角度を大きくすることができ、単に中折れ状態とした場合よりもさらに小さな曲率のトンネルを掘削することができる。
【００２８】
このように、曲線部のみで外殻部材の左右片部２０，２１を退避させるようにしたので、トンネルの直線部の掘削径と曲縁部の掘削径は同一とすることができ、余掘り量を一定にすることができ、排出されるズリの量が過大となることもない。
【００２９】
上片部１８，左右片部２０，２１は内殻フレーム１４に形成したガイドポスト３７に案内されるので、外殻部材の上片部１８，左右片部２０，２１のトンネルの内面に対する近接あるいは離間を円滑にかつ確実に行うことができる。
【００３０】
前胴部１１と後胴部１２とは、シール部材２９により水密状態とされているので、地盤から地下水が漏洩しても内殻フレーム１４内に侵入することがなく、掘削作業を安全に行うことができる。
【００３１】
内殻フレーム１４の内部にコンベア２８を設けるようにしているので、コンベア２８の設置空間を通って作業者がカッタフレーム１３の直近まで近寄ることができ、ローラビット２２の交換や機械設備の点検等を極めて容易に行うことができる。
【００３２】
また、本実施の形態の中折れ式トンネル掘進機を撤収する際に、例えばアンカーロッドを上片部１８，左右片部２０，２１に形成した貫通孔内から周囲の地盤に貫入させてトンネル内面に埋め殺しするとともに、連結機構１６による内殻フレーム１４と外殻フレーム１５との連結を切り離し、必要に応じて下片部１９の一部を溶断し、内殻フレーム１４のみを回収することができる。
【００３３】
すなわち、従来のトンネル掘削においては中折れ式トンネル掘進機を分解して搬出していたが、本実施の形態の中折れ式トンネル掘削機では、その分解する手間が省け、簡単かつ容易に装置の一部を他の工事に転用することができる。これにより、施工費用の削減を図ることができる。
【００３４】
なお、本実施の形態の中折れ式トンネル掘進機では、中折れジャッキ２６は内殻フレーム１４の外側に配置されているが、当該部分に地下水が漏洩しても掘削作業に支障が出ることはない。なお、内殻フレーム１４の内部に設置空間があればその内部に中折れジャッキ２６を設置するようにしてもよい。
【００３５】
上記実施の形態では、外殻フレーム１５を上下片部１８，１９、左右片部２０，２１を４つの部分に分割して形成したが、トンネルの内面から退避させることができるものであれば、適宜の分割数とすることができる。しかも、上記実施の形態のように外殻部材の上片部１８、左右片部２０，２１のようにほぼ全周で退避するようにする必要はなく、外殻部材とトンネル内面とが接触する部分だけ退避できるようにすればよい。
【００３６】
本実施の形態では、内殻フレーム１４を水密構造としたが地下水の漏洩がまったく心配ない地盤を掘削する場合には水密構造である必要はまったく無い。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、掘削ズリの発生量が過大となることがなく、小さな曲率半径の曲線部を施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態にかかる中折れ式トンネル掘進機を示す断面図である。
【図２】図１中のイ−イ矢視図である。
【図３】従来のトンネル掘進機を示す図である。
【符号の説明】
１１  前胴部
１２  後胴部
１３  カッタフレーム
１４  内殻フレーム
１５  外殻フレーム
１６  連結機構
１８  上片部
２０，２１  左右片部
２３  揺動機構
【図１】
0004032456.tif 000002
【図２】
0004032456.tif 000003
【図３】
0004032456.tif 000004