(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のスキンプレートと、前記スキンプレートの後側内部に設けられるグリッパフレームと、前記グリッパフレームに支持されるメイングリッパとを備えてなるトンネル掘削機において、
地山の崩落を防止する崩落防止体を、前記スキンプレートの前記メイングリッパより後方の後端側から後方へ向けて出没可能に設けることを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
円筒状のスキンプレートを備えるとともに、地山の崩落を防止する崩落防止体を前記スキンプレートの後端側から後方へ向けて出没可能に設けてなるトンネル掘削機であって、
前記崩落防止体は、セグメントを反力受けとして当該トンネル掘削機の推進のために用いられるシールドジャッキにより出没操作されることを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項３】
前記崩落防止体は、前記シールドジャッキのシリンダチューブに一体に取り付けられることを特徴とする請求項２に記載のトンネル掘削機。
【請求項４】
円筒状のスキンプレートを備えるとともに、地山の崩落を防止する崩落防止体を前記スキンプレートの後端側から後方へ向けて出没可能に設けてなるトンネル掘削機であって、
前記崩落防止体は、互いに隣接配置され個別に操作される複数の部材に分割形成されている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、トンネル掘削機に関し、より詳しくは円筒状のスキンプレートを備えてなる特に岩盤掘削用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、岩盤掘削用のトンネル掘削機として、掘削機本体を円筒状のスキンプレート（シールド）で覆ってなる所謂シールド付きトンネル掘削機が知られている。この種のトンネル掘削機を用いて地山を掘削する際には、メイングリッパによってトンネル坑壁に推進反力をとりつつスラストジャッキによりカッタヘッドサポートに推進力を伝達し、かつそのカッタヘッドサポートに支持されるカッタヘッドを回転させることにより岩盤の掘削が行われるようになっている。
【０００３】
このシールド付きトンネル掘削機によれば、オープンタイプのトンネル掘削機とは異なり、スキンプレートが設けられていることによって掘削機本体内への崩落土砂等の進入を防止することができる。しかし、掘削機本体の後方においては地山が直接露出しているために、作業者が地山の崩落の危険に晒されることになる。そこで、このようなトンネル掘削機による岩盤の掘削中に崩落の可能性のある地山に達した際には、掘削機本体の後方に形成される坑壁の内側をセグメントで覆い、このセグメントによって地山の崩落を防止することが行われている。また、このセグメントに代えて支保工を組み立てたり、あるいはそれらセグメントもしくは支保工による覆工を行うまでには至らない地山の場合には、単にネットで上部を覆う等の崩落防止対策が採られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のようなセグメントもしくは支保工による方法では、これらセグメント等による覆工を行うまでの間における突発的な地山の崩壊に対応できないという問題点がある。また、ネットで覆う方法では、特に斜坑を切り上がりで掘削する場合において、崩落物の落下距離が長くなるためにネットでは受け止められなかったり、ネットを張るための足場を斜めに設けなくてはならず設置に制約を受けるため、このネットを張ること自体が困難になるという問題点がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解消することを目的として、セグメント等による覆工を行うまでの間において、あるいはセグメント等による覆工を行うまでには至らない地山において簡易に地山の崩落に対応することができ、これによって作業者の安全を確保することのできるトンネル掘削機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述の目的を達成するために、本発明によるトンネル掘削機は、第１に、
円筒状のスキンプレートと、前記スキンプレートの後側内部に設けられるグリッパフレームと、前記グリッパフレームに支持されるメイングリッパとを備えてなるトンネル掘削機において、
地山の崩落を防止する崩落防止体を、前記スキンプレートの前記メイングリッパより後方の後端側から後方へ向けて出没可能に設けることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の崩落防止体は、地山の状態に応じて、例えば地山に亀裂が入っている場合などにスキンプレートの後端側から後方へ向けて突出操作されてその地山の崩落を防止するために使用される。また、他の使用態様として、この崩落防止体は、安全のために常時突出状態にされ、盛り替え時にその崩落防止体が部分的にスキンプレート内に没入されてその没入部分の地山の状態を確認しながら当該トンネル掘削機を前進させるというように使用される。なお、この地山の確認時に地山が緩んで崩落しそうな部分（浮き石）がある場合には、こそく（浮き石落とし），部分吹き付け，ロックボルトの打設等の処理がなされる。
【０００８】
このように本発明によれば、セグメント等による覆工を行うまでの間における突発的な地山の崩壊、もしくはセグメント等による覆工を行うまでには至らない地山における崩落に対し、簡易に、適切にかつタイミング良く対応することができ、また斜坑を切り上がりで掘削する場合においても確実に崩落物を阻止することができるので、作業者の安全性の確保を図ることができる。
【０００９】
また、本発明によるトンネル掘削機は、第２に、
円筒状のスキンプレートを備えるとともに、地山の崩落を防止する崩落防止体を前記スキンプレートの後端側から後方へ向けて出没可能に設けてなるトンネル掘削機であって、
前記崩落防止体は、セグメントを反力受けとして当該トンネル掘削機の推進のために用いられるシールドジャッキにより出没操作されることを特徴とするものである。
このような構成によれば、シールドジャッキが崩落防止体の操作のために兼用されるので、この崩落防止体の操作のための特別な装置を別途設置する必要がなく部品点数を少なくして装置構成が簡易化するとともに、コストアップを避けることが可能となる。
【００１０】
この場合、前記崩落防止体は、前記シールドジャッキのシリンダチューブに一体に取り付けられるのが好ましい。このようにすれば、この崩落防止体をシールドジャッキのロッド部に一体に取り付ける構造に比べてその崩落防止体により支持する許容荷重を大きくすることができ、崩落防止効果をより高めることができる。
【００１１】
さらに、本発明によるトンネル掘削機は、第３に、
円筒状のスキンプレートを備えるとともに、地山の崩落を防止する崩落防止体を前記スキンプレートの後端側から後方へ向けて出没可能に設けてなるトンネル掘削機であって、
前記崩落防止体は、互いに隣接配置され個別に操作される複数の部材に分割形成されていることを特徴とするものである。
このような構成によれば、崩落防止体をスキンプレート内に没入させて地山の状態を確認する際に各部材を個別に没入操作できるので、この確認作業をより安全に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるトンネル掘削機の具体的実施例について、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１に、本発明の一実施例に係るトンネル掘削機の縦断面図が示され、図２に、同トンネル掘削機の正面図が示されている。
【００１４】
本実施例のトンネル掘削機（ＴＢＭ）１は、例えば発電所における導水用の斜坑トンネルを切り上がりで掘削するために使用されるものである。このトンネル掘削機１においては、掘削機本体に円筒状のスキンプレート２が設けられ、このスキンプレート２の前側内部のカッタヘッドサポート３を介してカッタヘッド４が回転自在に支承されている。このカッタヘッド４の面板４ａの前面には多数個のディスクカッタ５が装着され、この面板４ａの外周部には複数個のずり取込口６が配されるとともに、このずり取込口６のカッタヘッド回転方向後方側に掘削ずりを掻き集めるスクレーパ７が配されている。こうして、カッタヘッド４の回転により掘削された掘削ずりはそのカッタヘッド４の外周部まで案内され、この外周部においてスクレーパ７により掻き集められてずり取込口６から機内に取り込まれる。この後、機内に取り込まれた掘削ずりは、カッタヘッド４内に配設されるホッパー８から後方のずりシュート９へ案内され、このずりシュート９によって後方側の坑底の基地へ落下搬送される。
【００１５】
前記カッタヘッドサポート３の後方にはグリッパフレーム１０にメイングリッパ１０ａが支持されるとともに、これらカッタヘッドサポート３とグリッパフレーム１０との間には、掘削機本体推進用の多数本のスラストジャッキ（ラチスジャッキ）１１が配されている。また、前記カッタヘッドサポート３には、掘削中の安定化および掘削終了時にそのカッタヘッドサポート３をトンネル坑壁に対して支持するため等に用いられるフロントグリッパ１２が設けられている。
【００１６】
また、前記グリッパフレーム１０には後方へ向けて多数本の第１シールドジャッキ１３および第２シールドジャッキ１４が取り付けられ、これら各ジャッキ１３，１４の先端をそれぞれセグメント１５もしくは反力鋼材１６の前端面に定着させることによっても掘削機本体の自重および推進反力が支持されるようになっている。なお、図３は、前記反力鋼材１６がトンネル坑壁の下部位置のみに組み立てられている例で、掘削とともに第２シールドジャッキ１４を反力鋼材１６に定着させて切り上がり掘削における掘削機本体の荷重が支持されている。
【００１７】
このような構成において、良好な地山の掘削に際しては、前述の第２シールドジャッキ１４に加え、メイングリッパ１０ａによってトンネル坑壁に反力をとりつつスラストジャッキ１１によりカッタヘッドサポート３に推進力を伝達し、かつカッタヘッド４を回転させることにより掘削が行われる。一方、セグメント１５の組み立てが必要な軟弱地盤の掘削に際しては、更にそれらセグメント１５に反力を取りつつ第１シールドジャッキ１３を作動させて掘削が行われる。
【００１８】
図４，図５に示されているように、前記第１シールドジャッキ１３はロッドポートジャッキで構成され、シリンダチューブ１３ａが後方側に配置されてそのシリンダチューブ１３ａの後部がグリッパフレーム１０の後端面から後方へ向けて突設される支持台１７にチューブガイド１８，１８を介して支持されるとともに、ロッド部１３ｂがグリッパフレーム１０の前部に枢支されてなる構成とされている。
【００１９】
また、この第１シールドジャッキ１３のシリンダチューブ１３ａの後端面には崩落防止体１９の後端部が溶接もしくはボルト・ナット等の固着手段により固定あるいはある程度自由度を持ち取り付けられている。この崩落防止体１９は、第１シールドジャッキ１３が最も突出した位置（図４の二点鎖線位置）にあるときにその第１シールドジャッキ１３のスキンプレート２の後端縁から突出される部分の少なくとも上方を覆う覆い板１９ａと、この覆い板１９ａをシリンダチューブ１３ａの後端面に連結する連結板１９ｂと、前記覆い板１９ａの両側部に下方へ垂設される補強板１９ｃ，１９ｃとにより構成されている。ここで、前記連結板１９ｂは、第１シールドジャッキ１３を掘削機本体の推進用に用いる際にセグメント１５の端面に当接させるスプレッダの役目を兼用する。
【００２０】
図３に示されるように、前記崩落防止体１９は、スキンプレート２の内側であってそのスキンプレート２により囲まれる空間の円周方向に所定角度（本実施例では２４０°）にわたって複数個（本実施例では１９個）互いに隣接するように配置され、各崩落防止体１９がその崩落防止体１９に対応して設けられる各第１シールドジャッキ１３の操作によって個別に出没操作されるようになっている。
【００２１】
次に、この崩落防止体１９の使用態様について説明する。
【００２２】
第２シールドジャッキ１４にて反力鋼材１６に当てて機体を支持するとともに、メイングリッパ１０ａによってトンネル坑壁に反力をとりつつ掘削が行われている際に、例えば地山に亀裂もしくは浮き石が発生しているなど、セグメント１５による覆工を行うまでには至らない地山の状態であるときには、所要数の崩落防止体１９が突出操作され、この崩落防止体１９によってその亀裂部の崩落が阻止される。この後、亀裂等に対応する一部の崩落防止体１９が没入操作され、この没入操作された箇所の地山に対して、こそく（浮き石落とし），部分吹き付け，ロックボルト打設等の所要の処理がなされて掘削作業が進められていく。
【００２３】
また、地山の状態が軟弱地盤に変わってセグメント１５による覆工を行う必要がある場合には、このセグメント１５による覆工を実施するまでの間において崩落防止体１９が突出操作され、この崩落防止体１９によって地山の崩落が阻止される。
【００２４】
さらに、この崩落防止体１９の他の使用態様として、全ての崩落防止体１９を安全のために常時突出状態にしておき、機体の盛り替え時にその崩落防止体１９を部分的にスキンプレート２内に没入操作し、この没入部分の地山の状態を確認しながら当該トンネル掘削機を盛り替えするという使用態様もある。なお、この使用態様の場合にも、地山の確認時に地山が緩んで崩落しそうな部分がある場合には、前述と同様の各種処理が行われる。
【００２５】
本実施例においては、崩落防止体１９の出没操作手段として第１シールドジャッキ１３を用いるものとしたが、第１シールドジャッキ１３とは別個の操作ジャッキを設けるようにしても良い。また、第１シールドジャッキ１３と第２シールドジャッキ１４とは別個のものとしたが、同一のものを設けても良いのは勿論である。
【００２６】
本実施例においては、斜坑トンネルの切り上がり掘削に適用したものを説明したが、本発明は、斜坑トンネルの切り下がり掘削用もしくは水平坑掘削用のトンネル掘削機に対しても適用できるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るトンネル掘削機の縦断面図である。
【図２】図２は、本実施例のトンネル掘削機の正面図である。
【図３】図３は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は、図１の部分拡大図である。
【図５】図５は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１  トンネル掘削機
２  スキンプレート
１３  第１シールドジャッキ
１３ａ  シリンダチューブ
１４  第２シールドジャッキ
１５  セグメント
１７  支持台
１８  チューブガイド
１９  崩落防止体
１９ａ  覆い板
１９ｂ  連結板
１９ｃ  補強板
【図１】
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【図２】
0003741468.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003741468.tif 000005
【図５】
0003741468.tif 000006