(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両下端部は走行装置に固定され、内側に沿ってラックを有するトンネル断面と相似形の多心円形状のアーチ状ガイド枠と、
前記ラックと歯合する４個のピニオンが回転されて前記アーチ状ガイド枠に沿って移動されるカッタ横行装置と、
前記ピニオンの内側の２個同士をリンクするリンク部材と、
筒部及び前記筒部内をスライドして伸縮するピストンを備え、前記カッタ横行装置に前記筒部が揺動可能に支承され、前記ピストンが前記リンク部材を支持するシリンダと、
前記カッタ横行装置に固定され、切羽に向かってトンネル長手方向に設けられるチェーンカッタ用ガイド部材と、
前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って移動されるように前記トンネル長手方向に設けられ、循環駆動されることにより、前記切羽の外周に沿って透かし溝を掘削する透かし溝掘削用チェーンカッタと、から成り、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが前記アーチ状ガイド枠に沿って移動するに伴い、前記アーチ状ガイド枠の曲率に対応するように前記ピストンを伸縮して前記内側の２個のピニオンを前記ラックに歯合するように偏心させ、前記透かし溝を多心円形状に掘削することを特徴とするトンネル掘進装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多心円形状の透かし溝を掘削するトンネル掘進装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネルを掘進する作業に用いられるトンネル掘進装置としては、特公平４−６３１９８号公報等で、アーチ状の透かし溝を掘削し、そのアーチ状の透かし溝内に瞬間硬化性コンクリートを充填し、アーチ状の支保版を形成するトンネル掘進装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来例のトンネル掘進装置は、図５、図６に示されるように、アーチ状ガイド枠２に設けられるラック２ａと歯合するカッタ横行装置３に設けられるピニオン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが偏心不能に固定されて設けられるため、多心円形状の透かし溝５を掘削することはできず、単心円形アーチ状の透かし溝５ａのみを掘削できた。
このため、断面が多心円形状のトンネルを掘削する場合には、まず、断面が多心円形状に近似する単心円形状の透かし溝５ａを掘削し、瞬間硬化性コンクリートを充填して支保版を形成して、掘削された土砂を切羽に向かって後方へ排出し、次に、余分な部分５ｂ，５ｂのはつり作業を必要とし、部分５ｃ，５ｃ，５ｄ，５ｄにおいて不足する覆工コンクリートの打設作業が必要となり、掘進工期が長く、また、掘進コストが高いという問題点があった。
そこで、本発明は、断面が多心円形状のトンネルを掘削する場合に対応でき、はつり作業及び覆工コンクリートの打設を必要とせず、掘進工期が短く、また、掘進コストが安いトンネル掘進装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、両下端部は走行装置に固定され、内側に沿ってラックを有するトンネル断面と相似形の多心円形状のアーチ状ガイド枠と、
前記ラックと歯合する４個のピニオンが回転されて前記アーチ状ガイド枠に沿って移動されるカッタ横行装置と、
前記ピニオンの内側の２個同士をリンクするリンク部材と、
筒部及び前記筒部内をスライドして伸縮するピストンを備え、前記カッタ横行装置に前記筒部が揺動可能に支承され、前記ピストンが前記リンク部材を支持するシリンダと、
前記カッタ横行装置に固定され、切羽に向かってトンネル長手方向に設けられるチェーンカッタ用ガイド部材と、
前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って移動されるように前記トンネル長手方向に設けられ、循環駆動されることにより、前記切羽の外周に沿って透かし溝を掘削する透かし溝掘削用チェーンカッタと、から成り、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが前記アーチ状ガイド枠に沿って移動するに伴い、前記アーチ状ガイド枠の曲率に対応するように前記ピストンを伸縮して前記内側の２個のピニオンを前記ラックに歯合するように偏心させ、前記透かし溝を多心円形状に掘削することを特徴とするトンネル掘進装置である。
【０００５】
本発明によれば、図１に示されるように、アーチ状ガイド枠２は、多心円形状に構成され、さらに、図３に示されるように、４個のピニオン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの内側の２個のピニオン６ｂ、６ｃ同士をリンク部材７によりリンクし、シリンダ８ｅ，８ｆの筒部８ａ，８ｄは、カッタ横行装置３に回動可能に固定され、ピストン８ｂ，８ｃがリンク部材７を支持するので、ピニオン６ｂ，６ｃはシリンダ８ｅ，８ｆの伸縮により一定量偏心する。
従って、透かし溝掘削用チェーンカッタ４が多心円形状のアーチ状ガイド枠２に沿って移動するに伴い、以下のようにアーチ状ガイド枠２の曲率に対応する。まず、図１において、透かし溝掘削用チェーンカッタ４がアーチ状ガイド枠２の左下側あるいは右下側に位置して掘削する状態においては、アーチ状ガイド枠２の曲率が小さいラック２ａ”にピニオン６ｂ、６ｃが追従できるように、つまり、図３において内側の２個のピニオン６ｂ、６ｃは回転中心６ｇ，６ｈの位置で回転し、トンネル１の断面の放射方向に最も偏心された状態で掘削する。
次に、図１において、透かし溝掘削用チェーンカッタ４がアーチ状ガイド枠２の頂点側に位置する状態においては、図３、図４（ａ）に示されるアーチ状ガイド枠２の曲率が大きいラック２ａ’にピニオン６ｂ、６ｃが追従できるように、シリンダ８ｅのピストン８ｂを伸ばし、シリンダ８ｆのピストン８ｃを縮めると、ピニオン６ｂ、６ｃが接続される減速機を含む本体部分が回転中心６ｅ，６ｆを中心に、角度θ回転し、ピニオン６ｂの回転中心６ｇが６jに回転移動し、ピニオン６ｃの回転中心６ｈが６ｉに回転移動して掘削する。
このため、図６に示されるように、断面が多心円形状のトンネル１を掘進する場合に対応でき、従来例のような部分５ｂ，５ｂのはつり作業を必要とせず、さらに、不足する覆工コンクリートの打設作業を部分５ｃ，５ｃ，５ｄ，５ｄにおいて必要としない。  この結果、掘進工期が短く、また、掘進コストが安くなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面を参照して、その実施の形態に基づいて説明する。
図１、図２に示されるように、走行装置１３は、トンネル１内の下盤１２上をトンネル１の長手方向に走行する装置である。アーチ状ガイド枠２は、トンネル断面と相似形の多心円形状に構成され、両下端部は走行装置１３に固定され、図３、図４に示されるように、内側に沿って設けられるラック２ａ’、２ａ”を有する。
カッタ横行装置３は、図１、図２に示されるように、４個の油圧モータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの出力軸に接続され、この出力軸の回転を減速して出力する減速機１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ、および、減速機１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの出力軸に固定されラック２ａ’、２ａ”と歯合する４個のピニオン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ備える。  カッタ横行装置３は、油圧モータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが回転されることにより、図３、図４に示されるようにラック２ａ’、２ａ”と歯合する４個のピニオン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが回転されて多心円形状のアーチ状ガイド枠２に沿って移動される。
チェーンカッタ用ガイド部材１６は、カッタ横行装置３に固定され、切羽に向かってトンネル長手方向に設けられる。  透かし溝掘削用チェーンカッタ４は、チェーンカッタ用ガイド部材１６に沿って移動されるようにトンネルの長手方向に設けられ、循環駆動されることにより、切羽の外周に沿って透かし溝５…を掘削する。
【０００７】
図３に示されるように、４個のピニオン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄのうち外側のピニオン６ａ，６ｄはカッタ横行装置３に固設され、内側の２個のピニオン６ｂ、６ｃは、カッタ横行装置３に固設されずに、リンク部材７およびシリンダ８ｅ，８ｆにより一定量偏心できるように構成される。  すなわち、リンク部材７は、内側の２個のピニオン６ｂ、６ｃ同士をリンクし、ピニオン６ｂ、６ｃの偏心量を同じくし、シリンダ８ｅ，８ｆは、筒部８ａ，８ｄ及び筒部８ａ，８ｄ内をスライドして伸縮するピストン８ｂ，８ｃを備え、カッタ横行装置３に筒部８ａ，８ｄが回動可能に固定され、ピストン８ｂ，８ｃがリンク部材７およびピニオン６ｂ、６ｃを回動可能に支持する。  従って、リンク部材７によりリンクされた油圧モータ１０ｂ、減速機１１ｂを備えるピニオン６ｂと、油圧モータ１０ｃ、減速機１１ｃを備えるピニオン６ｃとは、シリンダ８ｅの伸(縮)、シリンダ８ｆの縮(伸)により一定量の範囲で、かつ、同じ量だけ偏心する。
ここで、透かし溝掘削用チェーンカッタ４が多心円形状のアーチ状ガイド枠２に沿って移動するに伴い、以下のようにアーチ状ガイド枠２の曲率に対応することを説明する。
まず、図１において、透かし溝掘削用チェーンカッタ４が左下側あるいは右下側に位置して掘削する状態においては、アーチ状ガイド枠２のラック２ａ”の曲率が小さく、図３、図４（ｂ）あるいはその対称に示される状態、つまり、図３において内側の２個のピニオン６ｂ、６ｃの回転中心６ｇ，６ｈは、トンネル１の断面の放射方向に最も偏心された状態で掘削する。
次に、シリンダ８ｅのピストン８ｂを伸ばし、シリンダ８ｆのピストン８ｃを縮めると、ピニオン６ｂ、６ｃが接続される減速機を含む本体部分が回転中心６ｅ，６ｆを中心に、角度θ回転し、ピニオン６ｂの回転中心６ｇが６jに回転移動し、ピニオン６ｃの回転中心６ｈが６ｉに回転移動し、図１において、透かし溝掘削用チェーンカッタ４が頂点側に位置し、図３、図４（ａ）に示されるアーチ状ガイド枠２のラック２ａ’の曲率が大きいときに掘削することとなる。
次に、透かし溝５…内に瞬間硬化性材料を挿入することにより支保版を形成し、支保版により囲まれた部分を、図示されないバケット等により掘削し、さらに、上記工程により掘削された土砂を、図示されないベルトコンベア、トラック等により切羽に向かって後方に排出する。  さらに、上記工程を繰り返し、掘進作業を進行する。
【０００８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、断面が多心円形状のトンネルを掘削する場合に対応でき、はつり作業及び覆工コンクリートの打設を必要とせず、掘進工期が短く、また、掘進コストが安いという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトンネル掘進方法及びトンネル掘進装置の一実施の形態の全体正面図である。
【図２】図１のトンネル掘進装置の全体側面図である。
【図３】図１の一実施の形態の部分構成図である。
【図４】図１の一実施の形態の部分構成図である。
【図５】従来例の部分構成図である。
【図６】従来例により透かし溝を単心円状に掘削した場合と、本発明により透かし溝を多心円状に掘削した場合の比較説明図である。
【符号の説明】
１ トンネル  ２ アーチ状ガイド枠   ２ａ、２ａ’、２ａ”  ラック
３ カッタ横行装置   ４  透かし溝掘削用チェーンカッタ  ５  透かし溝
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  ピニオン    ７  リンク部材
８ｅ，８ｆ  シリンダ  ８ａ，８ｄ  筒部    ８ｂ，８ｃ  ピストン
１０  油圧モータ  １１  減速機  １２  下盤    １３  走行装置
【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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