(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機本体の後方に後続台車を連結してなり、斜坑を切り上がりで掘削するトンネル掘削機において、
前記掘削機本体と前記後続台車との間に、トンネルの後方へ向けて落下する落下物を阻止する落下物阻止板を設け、
この落下物阻止板に、資機材搬入用の搬入台車を通過させるための開口部を形成する
ことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
前記落下物阻止板にドアが設けられる請求項１に記載のトンネル掘削機。
【０００１】
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘削機に関し、より詳しくは掘削機本体の後方に後続台車を連結してなり、斜坑を切り上がりで掘削する、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】
ところで、前述のようなシールド付きトンネル掘削機においては、掘削機本体の後方に牽引ビ−ム等を介して後続台車を連結し、掘削機本体が掘進するに従ってそれら牽引ビ−ム等により後続台車を牽引してそれら掘削機本体と後続台車とを同時に前進させるようにしたものが知られている。また、掘削時に必要な資機材（反力鋼材、支保工、ディスクカッタ、枕木、レ−ル等）を前方へ搬送するために、これら資機材を積載した人荷車を前記後続台車の内側空間に走行させることも知られている。
【０００４】
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阻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、吹き付け材を吹き付けたり、単にネットで上部を覆う等の崩落防止策が採られている。
【０００５】
【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落には対応することができない。また、吹付け材を吹き付けても、小さい土砂が崩落することもある。さらに、地山や土砂の崩落だけでなく、部品等を誤って落下させてしまうことも生ずる場合がある。
【０００６】
このように、落下物が生じた場合、通常の水平掘削では、落下物はトンネル内径の直径方向に落下する。従って、落下距離も短いし、トンネル掘削機本体と後続台車との間にいる作業者や、後続台車内にいる作業者に危険が生じることは少ない。
【０００７】
ところが、斜坑の切り上がり掘削においては、落下物の落下方向が掘削したトンネルの後方方向になるため、トンネル掘削機本体と後続台車との間にいる作業者や、後続台車内にいる作業者に向かう方向であり、かつ落下距離も長くなるため、危険性が高くなるという問題点がある。
【０００８】
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、落下物から、トンネル掘削機本体と後続台車との間や、後続台車内にいる作業者を保護するために、土砂や資機材等の落下物を阻止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。
【０００９】
【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
掘削機本体の後方に後続台車を連結してなり、斜坑を切り上がりで掘削するトンネル掘削機において、
前記掘削機本体と前記後続台車との間に、トンネルの後方へ向けて落下する落下物を阻止する落下物阻止板を設け、
この落下物阻止板に、資機材搬入用の搬入台車を通過させるための開口部を形成する
ことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、作業者による作業が落下物阻止板よりも下方で行われるので、土砂や資機材等の落下物はその落下物阻止板にて阻止されて作業者にあたることはなく、安全である。また、落下物阻止板には、資機材搬入用の搬入台車を通過させるための開口部が形成されているため、後続台車から掘削機本体へ資機材を搬送する搬入台車が移動する際には、この開口部を通過させれば良く、この台車の移動を妨げることはない。
【００１１】
このように、本発明によれば、台車等の移動を妨げることがないとともに、作業者の安全性を確保することができる。
【００１２】
本発明において、落下物阻止板は複数設けてもよい。また、この落下防止板は、作業デッキを兼ねてもよい。
【００１３】
本発明において、前記落下物阻止板にはドアが設けられるのが好ましい。
【００１４】
このように落下物阻止板にドアを設けると、掘削機本体と後続台車との間を資機材を搬送する搬入台車もしくは作業者等が移動する際には、このドアを開閉させることでそれら移動を妨げることはない。なお、ドアが開閉される時、作業者は、ドア以外の落下物阻止板の下に退避していれば、安全である。
【００１５】
【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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、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。
【００１８】
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等に用いられるフロントグリッパ１２が設けられている。
【００１９】
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の前端面に当て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、本実施例は、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る。
【００２０】
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。
【００２１】
前記グリッパフレーム１０の後側下部には左右一対で構成される牽引ビーム２０，２０の各前端部が上下方向に回動自在に枢支され、各牽引ビーム２０の後端部は後続台車２１の前端面に上下方向に回動自在に枢支されている。
【００２２】
また、図３および図４に示されているように、各牽引ビ−ム２０の上方には前後２段の落下物阻止板（第１の落下物阻止板２２および第２の落下物阻止板２３）が設けられている。これら各落下物阻止板２２，２３は、斜坑の掘削時に水平になるように、かつそれら牽引ビーム２０の上方空間における水平面の略全域を覆うように配置されている。
【００２３】
前記第１の落下物阻止板２２は、楕円板の一端部を直線状にカットした形状とされ、この一端部（前端部）が牽引ビーム２０，２０に枢支されるとともに、略中央部が、第２の落下物阻止板２３に一端部を枢支される支持バー２４の他端部に支持されている。この第１の落下物阻止板２２には、前端部中央と後端部中央とに略矩形状の開口部２２ａ，２２ｂがそれぞれ形成され、後端部側の開口部２２ｂにはその開口部２２ｂを覆うように観音開き式に開閉されるドア２５が設けられている。一方、前記第２の落下物阻止板２３は、楕円板の両端部を直線状にカットした形状とされ、他端部（後端部）が後述する第３の落下物阻止板３５に固着されるとともに、中央部がその第３の落下物阻止板３５に一端部を固着される支持バー２６の他端部に支持されている。この第２の落下物阻止板２３には、前端部中央に略矩形状の開口部２３ａが形成されている。これら各落下物阻止板２２，２３に形成される開口部２２ａ，２２ｂ；２３ａのうち、前端側（下端側）の開口部２２ａ，２３ａは後述の搬入台車４６が通過するためのものであり、後端側（上端側）の開口部２２ｂは作業者が乗って各種作業をするためのブーム式リフト２７が通過するためのものである。なお、図示されているように、作業者による作業は通常、落下物阻止板２２，２３の後方（下方）にて行われる。
【００２４】
図２および図５に示されているように、前記後続台車２１は正面視略門型形状に形成されるとともに、隣接する後続台車２１同士が連結材２８，２９を介して互いに連結され、下面に取り付けられる車輪３０がレール３１上を案内されることによって前後方向に走行できるようにされている。なお、この後続台車２１の適所には、各種機器（操作盤，制御盤，ポンプ，吹付け機等）を載置するための支持フレーム３２および作業者通過用のステップ３３，手摺り３４等が設けられている。
【００２５】
また、この後続台車２１の前端部には第３の落下物阻止板３５が配設されている。この第３の落下物阻止板３５は、掘削断面をほぼ覆う円形板の下部中央に、資機材搬入用の後述の搬入台車４６が通過するための開口部３５ａを有するとともに、上部に作業者通過用の開口部３５ｂを有する形状とされている。なお、開口部３５ｂには開閉自在なドアを設けても良い。
【００２６】
この後続台車２１の門型の内側空間内には、作業者および掘削時に必要な資機材（反力鋼材，支保工，ディスクカッタ，枕木，レール等）３６を前方へ搬送するための人荷車３７が設けられている。この人荷車３７は、下面に取り付けられる車輪３８がレール３９上を案内されることによって前記後続台車２１と同方向に走行できるようにされている。この人荷車３７の走行は、最前部の後続台車２１に取り付けられるシーブ４０とその人荷車３７の前端部に取り付けられるシーブ４１とにケーブル４２が巻き掛けられ、このケーブル４２の先端部が最前部の後続台車２１に固定されるとともに、基端部側が図示されないウィンチにて牽引されることにより行われる。なお、この人荷車３７は、二つのシーブ４０，４１が互いに干渉しない位置（図２に示される位置）まで前進できるようにされている。
【００２７】
前記後続台車２１には、最前部に位置する人荷車３７の上方に水平向きのレール４３が架設され、このレール４３に沿って受渡し手段としてのホイスト４４が走行可能に設けられている（なお、このホイスト４４は固定式であっても良い。）。このホイスト４４は、人荷車３７上に積載された資機材３６を吊り上げて後述の搬入台車４６上の資機材置場に受け渡す役目をする。なお、本実施例の場合、前記レール４３は、最先端の後続台車２１と２番目の後続台車２１との境界部近傍に位置している。
【００２８】
また、最先端の後続台車２１の二つの内側面と各牽引ビーム２０の内側面とにはガイドレール４５が付設され、これらガイドレール４５に案内ローラが案内されるように門型形状の搬入台車４６が人荷車３７の最前進位置から牽引ビーム２０の最先端部まで移動可能に設けられている。この搬入台車４６の移動手段としては、ガイドレール４５側に設けられるラック（もしくはローラチェーン）に対し搬入台車４６側のピニオン（もしくはスプロケット）が噛み合う自走式のもの、あるいはウィンチとケーブルおよびシーブを用いる牽引式のもののいずれを用いても良い。
【００２９】
この搬入台車４６の頂部下面には前記ガイドレール４５と同方向にレール４７が固定され、このレール４７に沿って吊り上げ・移動手段としてのホイスト４８が走行可能に設けられている。また、この搬入台車４６の基端側（後部）には資機材置場４９が取り付けられている。なお、図３において符号５０で示されているのは、ホイスト４８を牽引して走行させるためのウィンチであるが、自走式のホイストを使用すればウィンチ５０は不要となる。
【００３０】
本実施例のトンネル掘削機は前述のように構成されているので、掘削中に仮に土砂や資機材等の落下が発生した場合であっても、落下物阻止板２２，２３，３５によってそれ以上の落下が阻止されるため、掘削機本体のグリッパフレーム１０と後続台車２１との間や、後続台車２１内で作業や移動を行っている作業者の安全が確保される。
【００３１】
また、後方から資機材を搬入する搬入台車４６が、後続台車２１から掘削機本体側へ移動する際には、落下物阻止板２２，２３，３５に設けられている開口部２２ａ，２３ａ，３５ａによってその移動が妨げられることがない。また、ブーム式リフト２７が移動する際には、第１の落下物阻止板２２に設けられているドア２５を開放することでその移動が妨げられることがない。なお、このドア２５の開放時において作業者は落下物阻止板２２の下方に退避することで、作業者の安全が確保される。
【００３２】
本実施例においては、第１の落下物阻止板２２の後端部側の開口部２２ｂのみに開閉自在なドア２５を設けるものについて説明したが、第１の落下物阻止板２２および第２の落下物阻止板２３の各前端部側の開口部２２ａ，２３ａ、更には第３の落下物阻止板３５の開口部３５ａにも開閉自在なドアを設けることができる。なお、これらドアは搬入台車４６の通過時に開放させるようにすれば、資機材の搬送に支障を来すことはない。
【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前部の縦断面図である。
【図２】  図２は、本実施例のトンネル掘削機の後部の縦断面図である。
【図３】  図３は、本実施例のトンネル掘削機の正面図である。
【図４】  図４は、図２のＡ矢視図である。
【図５】  図５は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１  トンネル掘削機
２０  牽引ビーム
２１  後続台車
２２  第１の落下物阻止板
２２ａ  開口部
２２ｂ  開口部
２３  第２の落下物阻止板
２３ａ  開口部
２５    ドア
３５  第３の落下物阻止板
３５ａ  開口部
３６  資機材
４６  搬入台車
【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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