(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイロット坑をリーミング坑に拡径掘削するとともに、斜坑を切下がりで掘削するトンネル掘削機において、
カッタヘッドより後方に位置してカッタヘッドサポートを坑壁に対して支持するフロントサポートのうち、下部に設けられるバーチカルサポートを二股状に形成してその中央部に開口部を形成するとともに、前記カッタヘッドの背後に配されるカッタヘッド遮蔽板の下部にも開口部を形成し、
前記カッタヘッドの面板外周部に開口を形成し、
前記カッタヘッドの後面部に、ずりを乱して排出し易くするための撹拌手段もしくはスクレーパを設け、
前記バーチカルサポートの開口部および前記カッタヘッド遮蔽板の開口部を通って前記カッタヘッドの後部に達した肌落ちずり等を、前記撹伴手段もしくは前記スクレーパによって排出し易い状態にした後、前記カッタヘッドの面板外周部に設けた前記開口によって掬い上げて前記パイロット坑を通して前方に排出するように構成した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、パイロット坑をリーミング坑に拡径掘削するとともに、斜坑を切下がりで掘削するトンネル掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば発電所の導水用の斜坑を切下がりで掘削するトンネル掘削機として、予め傾斜状のパイロット坑をパイロット坑用トンネル掘削機で掘削した後に、このパイロット坑の外周側の地山をリーミング坑に拡径掘削する斜坑リーミング掘削機が知られている。
【０００３】
この従来の斜坑リーミング掘削機を図５，図６によって説明する。このトンネル掘削機においては、パイロット坑５１とリーミング坑５２とに亙ってメインビーム５３が延設され、このメインビーム５３に前後摺動自在にメインフレーム５４が支持されている。また、このメインフレーム５４にはカッタヘッドサポート５５を介してカッタヘッド５６が回転自在に支持され、前記メインビーム５３の後部にはメイングリッパ５７がスラストジャッキ５８により前後方向に摺動可能に、かつトンネル坑壁に対して接離可能に設けられている。さらに、前記メインビーム５３の前部には、このメインビーム５３をリーミング坑５２の内周面に対して支持するノーズグリッパ５９が設けられている。また、カッタヘッドサポート５５には、掘削終了時に前記メインフレーム５４をリーミング坑５２の内周面に支持するために、ルーフサポート６０，サイドサポート６１およびバーチカルサポート６２よりなるホールドグリッパ（フロントサポート）６３が設けられている。
【０００４】
このような構成において、メイングリッパ５７とノーズグリッパ５９とをトンネル坑壁に押付け、ホールドグリッパ６３を縮小させた状態でスラストジャッキ５８を伸長させて掘削機本体を掘進させ、所定ピッチの掘進後にホールドグリッパ６３をトンネル坑壁に押付け、ノーズグリッパ５９を縮小させた後メイングリッパ５７を縮小させ、スラストジャッキ５８の収縮によりメイングリッパ５７をメインビーム５３に対して前進させて連続的に掘進を行うようにされている。
【０００５】
なお、この図５，図６に示される斜坑リーミング掘削機では、前記バーチカルサポート６２に、トンネル坑壁の下面に沿って前方へ水を排出するための水抜き孔６２ａが穿設されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の斜坑切下がりトンネル掘削機においては、肌落ちしたずりや、坑壁に対し吹付け材の吹付けを行うことにより生じた吹付けリバウンド材がカッタヘッドの後方下部に滞留することから、この滞留ずり等を機外へ排出することが必要となる。しかしながら、前記従来のトンネル掘削機の構造では、このカッタヘッドの後方に滞留したずりは後方（上方）に排出するしかなく、その排土のための装置が大がかりになってコストアップを招くほか、その除去作業に多大の時間が費やされて効率が極めて悪いという問題点がある。
【０００７】
このような問題点に対処するために、パイロット坑を利用して肌落ちずり等を前方（下方）へ排出することが考えられるが、前述の従来構造では、バーチカルサポート等の機器が邪魔になって前方への排出が極めて困難である。なお、前述の従来構造のものにおいては、バーチカルサポート６２に水抜き孔６２ａが穿設されているが、この水抜き孔６２ａは開口面積が小さいものであって、前述のよな滞留ずり等の排出を行うことができない。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、肌落ちずりもしくは吹付けリバウンド材等が生じても、それらが機内空間に滞留するのを防止してスムーズに機外へ排出することのできるトンネル掘削機を提供することを目的とするものである。
【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、
パイロット坑をリーミング坑に拡径掘削するとともに、斜坑を切下がりで掘削するトンネル掘削機において、
カッタヘッドより後方に位置してカッタヘッドサポートを坑壁に対して支持するフロントサポートのうち、下部に設けられるバーチカルサポートを二股状に形成してその中央部に開口部を形成するとともに、前記カッタヘッドの背後に配されるカッタヘッド遮蔽板の下部にも開口部を形成し、
前記カッタヘッドの面板外周部に開口を形成し、
前記カッタヘッドの後面部に、ずりを乱して排出し易くするための撹拌手段もしくはスクレーパを設け、
前記バーチカルサポートの開口部および前記カッタヘッド遮蔽板の開口部を通って前記カッタヘッドの後部に達した肌落ちずり等を、前記撹伴手段もしくは前記スクレーパによって排出し易い状態にした後、前記カッタヘッドの面板外周部に設けた前記開口によって掬い上げて前記パイロット坑を通して前方に排出するように構成したことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明においては、バーチカルサポートが二股状に形成されて中央部に開口部が形成されており、またカッタヘッドの背後に配されるカッタヘッド遮蔽板の下部にも開口部が形成されているので、肌落ちずりもしくは吹付けリバウンド材等が生じた場合にも、それら肌落ちずり等はバーチカルサポートの中央部の開口部および前記カッタヘッド遮蔽板の開口部を通ってカッタヘッドの後部に達する。そして、このカッタヘッドの後部に達した肌落ちずり等は、撹伴手段もしくはスクレーパによって排出し易い状態にされた後、前記カッタヘッドの面板外周部に設けた開口によって掬い上げられてパイロット坑を通して前方へ排出される。こうして、ずりの流れをより円滑にして排土をスムーズに行うことができ、後方へ排土する場合のような大がかりな装置を必要とすることがなく、また排土作業時間の短縮にも寄与することができる。
【００１３】
【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な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
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、図２は図１のＡ矢視、図３は図１のＢ−Ｂ断面図、図４は図１のＣ−Ｃ断面図である。
【００１５】
本実施例のトンネル掘削機は、予め形成されたパイロット坑を拡径掘削するリーミング用であって、かつ斜坑を切り下がりで掘削するトンネル掘削機（ＴＢＭ）に適用されるものである。このトンネル掘削機においては、中心部に前後方向にメインビーム１が延設され、このメインビーム１の前部にカッタヘッドサポート２を介してカッタヘッド３が回転自在に支承されている。また、前記メインビーム１の後部には、カッタヘッドサポート２に対しスラストジャッキ４を介してグリッパ装置５が前後摺動可能に設けられている。このグリッパ装置５は、グリッパキャリア６と、このグリッパキャリア６に取着されるグリッパジャッキ７と、このグリッパジャッキ７の先端部に取着されてトンネル坑壁に対し接離されるグリッパシュー８とを備える構成（図４参照）とされている。
【００１６】
前記カッタヘッドサポート２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２をトンネル坑壁に対して支持する目的で、フロントサポート９が設けられている。このフロントサポート９は、図３に示されるように、頂部に設けられるルーフサポート１０と、側部に設けられるサイドサポート１１，１１と、下部に設けられるバーチカルサポート１２，１２とよりなっており、それぞれジャッキ１３および平行リンク１４よりなる個別の接離機構１５によってトンネル坑壁に対して独立して接離できるようにされている。
【００１７】
また、前記メインビーム１の後部上方には、グリッパ装置５を跨ぐようにして４本脚の台座１６が立設され、この台座１６の上面には補助ルーフサポート１７が設けられている。この補助ルーフサポート１７は、掘削機本体の後部を覆うとともに、前部に設けられるルーフサポート１０とほぼ同様の構造、言い換えれば左右各２本ずつ計４本の平行リンク１８と左右各１本ずつ計２本のジャッキ１９とよりなる接離機構２０によってトンネル坑壁に対して接離できるようにされている。
【００１８】
このような構成において、地山の掘削に際しては、グリッパ装置５のグリッパシュー８を地山に押付けてそのグリッパ装置５に反力を取りつつ、スラストジャッキ４によりカッタヘッドサポート２に推進力を伝達し、かつカッタヘッド３を回転させることにより掘進がなされ、所定ピッチの掘進後にフロントサポート９をトンネル坑壁に押付けるとともにグリッパ装置５の押付けを解除し、スラストジャッキ４の収縮によりグリッパ装置５をメインビーム１に対して前進させ、これら動作の繰り返しにより連続的に掘進が行われる。なお、この掘進時に、補助ルーフサポート１７はルーフサポート１０と一体的に、かつ坑壁に押し付けられながら前進する。
【００１９】
本実施例において、前記バーチカルサポート１２は、中央部が開放するように二股状（ハの字状）に形成されており、この構造によってその開口部２１を通して、坑壁からの肌落ちずりや、坑壁に対し吹付け材の吹付けを行うことにより生じた吹付けリバウンド材等をこのバーチカルサポート１２の前方へ排出することができるようにされている。また、図には明示されていないが、前記カッタヘッド３の後方に配されるカッタヘッド遮蔽板２２の下部にもやはり開口部が形成され、この開口部を通して肌落ちずり等を前方へ排出できるようにされている。なお、本実施例において開口部２１は、高さ０．３〜１．５ｍ，幅０．５〜３．０ｍ程度の大きさである。
【００２０】
また、図２に示されているように、前記カッタヘッド３の面板には、正面視略台形状の複数個（本実施例では６個）の切り欠き（開口）２３が形成されている。さらに、カッタヘッド３の後面部には、この後面部に溜まりかけたずりを乱して排土し易くするための複数個の後面スクレーパ２４が設けられている。なお、本実施例においてカッタヘッド３に設けられる切り欠き２３は、開口幅（台形の下底の幅）０．５〜１．５ｍ，深さ０．３〜１．５ｍ程度の大きさである。
【００２１】
このように構成されているので、肌落ちずりもしくは吹付けリバウンド材等が生じた場合にも、それら肌落ちずり等はバーチカルサポート１２の開口部２１およびカッタヘッド遮蔽板２２下部の開口部を通ってカッタヘッド３の後部に達し、このカッタヘッド後部位置で後面スクレーパ２４により乱されて排出し易い状態にされた後、カッタヘッド３の面板外周部に形成された切り欠き２３内に入り込んで、この切り欠き２３によって掬い上げられてパイロット坑を通して前方へ排出される。こうして、後方へ排土する場合のような大がかりな装置を必要とすることがなく、またずりの流れをより円滑にして排土をよりスムーズに行うことができ、排土作業時間も短縮することができる。
【００２２】
本実施例においては、カッタヘッド３の後面部に後面スクレーパ２４を設けたものを説明したが、この後面スクレーパ２４に代えて、攪拌棒のようなずり攪拌手段を設けることもできる。また、これらスクレーパもしくは攪拌手段に加えて、カッタヘッド３の後面板にディスクカッタを設け、大きいずりの場合にそのずりをディスクカッタにより破砕するようにしても良い。
【００２３】
さらに、ずりの流れを良くするために、トンネル坑壁の下面に沿って開口部２１等を通して前方へ向けて水を流すようにするのが好ましい。
【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、図１のＡ矢視図である。
【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図４は、図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図５は、従来の斜坑リーミング掘削機の側面図である。
【図６】図６は、図５のＤ−Ｄ断面図である。
【符号の説明】
１    メインビーム
２    カッタヘッドサポート
３    カッタヘッド
４    スラストジャッキ
５    グリッパ装置
９    フロントサポート
１０  ルーフサポート
１１  サイドサポート
１２  バーチカルサポート
１３  ジャッキ
１４  平行リンク
１５  接離機構
１６  台座
１７  補助ルーフサポート
１８  平行リンク
１９  リンク
２０  接離機構
２１  開口部
２２  カッタヘッド遮蔽板
２３  切り欠き（開口）
２４  後面スクレーパ
【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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