(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面にカッタヘッドを備える前胴と、互いに摺動自在な外筒および内筒を備える中胴と、グリッパおよびシールドジャッキを備える後胴とが軸方向に連結され、かつ前胴と後胴との間にスラストジャッキが介在されてなるトンネル掘削機において、
前記中胴における内筒の前端面に第１のシール部材を設けるとともに、この中胴における外筒の後端部内周面と内筒の外周面との間に第２のシール部材を設けることを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
前記第１のシール部材は、前記外筒に一体のブラケットに締結できるようにされている請求項１に記載のトンネル掘削機。
【請求項３】
前面にカッタヘッドを備える前胴と、互いに摺動自在な外筒および内筒を備える中胴と、グリッパおよびシールドジャッキを備える後胴とが軸方向に連結され、かつ前胴と後胴との間にスラストジャッキが介在されてなるトンネル掘削機において、
前記グリッパと当該トンネル掘削機の機内空間とを画成する隔壁を設けることを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項４】
前記隔壁に着脱式の蓋体が設けられる請求項３に記載のトンネル掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に滞水砂礫層を有する岩盤を掘削するのに適するシールドタイプ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においては、カッタヘッドを支持するカッタヘッドサポートとグリッパフレームとがスラストジャッキにより連結され、グリッパフレームをグリッパジャッキによって地山に固定しつつスラストジャッキによりカッタヘッドサポートを前進させて掘進を行うような構成が採られている。
【０００３】
また、比較的硬い地盤の掘削に用いられるトンネル掘削機としては、例えば特開昭６３−１２５７９９号公報に開示されているように、ローラカッタを有するカッタディスクが用いられるとともに、セグメントに反力を取りつつシールドジャッキによって推進を行うシールド式トンネル掘削機が知られている。
【０００４】
さらに、軟弱土層ではシールド式トンネル掘進機として作動し、硬岩層ではトンネル掘削機（ＴＢＭ）として作動するように、グリッパ装置とシールドジャッキの両者を備えたトンネル掘削機が、例えば実開昭６３−８１９９６号公報において開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、トンネル掘削機を用いる岩盤層の掘削に際しては、滞水砂礫層区間もしくは部分的に肌落ち区間を含む地質の掘削を行うことが必要になる場合がある。このような場合、通常の岩盤掘削用のトンネル掘削機を用いたのでは、滞水砂礫層等の区間に達したときに地山にグリッパ反力を取ることができなくなって、掘削不能に陥ってしまう。
【０００６】
そこで、このような滞水砂礫層区間等を含む岩盤の掘削に、前記前者の公報（特開昭６３−１２５７９９号公報）に記載のようなシールド式トンネル掘削機を用いることも考えられるが、このタイプのトンネル掘削機では、硬岩層の区間においてもセグメントを巻き立てて掘進を行うこととなるために、そのセグメントの組み立て作業が必要になるとともに、コストアップが避けられないという問題点がある。
【０００７】
このような問題点に対しては、前記後者の公報（実開昭６３−８１９９６号公報）に記載のトンネル掘削機のように、グリッパ装置とシールドジャッキの両者を使い分けて使用することで対処することが可能であるが、このトンネル掘削機においても、止水が確実に行える構造になっていないために、滞水砂礫層で使用した場合に土水圧のため機内への土砂・水の浸入が避けられず、高い土水圧による危険を伴うとともに、土砂や水の侵入の防止を図るとともに機内の土砂や水を取り除かねばならないため、掘削効率の低下を招いてしまう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、滞水砂礫層区間もしくは部分的に肌落ち区間を含む岩盤層において止水を確実に行って極めて安全にかつ効率的に掘削を行う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、第１発明によるトンネル掘削機は、
前面にカッタヘッドを備える前胴と、互いに摺動自在な外筒および内筒を備える中胴と、グリッパおよびシールドジャッキを備える後胴とが軸方向に連結され、かつ前胴と後胴との間にスラストジャッキが介在されてなるトンネル掘削機において、
前記中胴における内筒の前端面に第１のシール部材を設けるとともに、この中胴における外筒の後端部内周面と内筒の外周面との間に第２のシール部材を設けることを特徴とするものである。
【００１０】
通常の硬岩層の掘削を行う際には、後胴に設けられるグリッパを地山に固定することによりそのグリッパにより反力を取りつつスラストジャッキを伸長させ、中胴の外筒を内筒に対してテレスコピック状に摺動させて掘進が行われる。一方、この硬岩の掘削中に滞水砂礫層もしくは肌落ち区間等に遭遇したときには、スラストジャッキおよびグリッパを全縮状態にし、セグメントを巻き立てるとともにそのセグメントに推進反力を取りつつシールドジャッキを伸長させて掘進が行われる。このシールドジャッキ推進の際には、中胴の外筒後端部においてその外筒内周面と内筒外周面との間は第２のシール部材によって止水され、かつ中胴の内筒前端面とその対向部材との間は第１のシール部材によって止水される。このように二重の止水構造によって中胴の外筒と内筒との摺動部（テレスコピック部）から機内に水が浸入してくるのを確実に防ぐことができ、掘削作業に及ぼす悪影響を排除することができる。
【００１１】
この第１発明において、前記第１のシール部材は、前記外筒に一体のブラケットに締結できるようにされるのが好ましい。スラストジャッキを全縮状態にしてシールドジャッキ推進を行う際に、このように第１のシール部材を外筒側のブラケットに締結することで、この第１のシール部材による止水をより確実に行うことができる。
【００１２】
次に、第２発明によるトンネル掘削機は、
前面にカッタヘッドを備える前胴と、互いに摺動自在な外筒および内筒を備える中胴と、グリッパおよびシールドジャッキを備える後胴とが軸方向に連結され、かつ前胴と後胴との間にスラストジャッキが介在されてなるトンネル掘削機において、
前記グリッパと当該トンネル掘削機の機内空間とを画成する隔壁を設けることを特徴とするものである。
【００１３】
この第２発明においては、前記第１発明と同様、滞水砂礫層もしくは肌落ち区間等に遭遇したときには、スラストジャッキおよびグリッパを全縮状態にし、セグメントを巻き立てるとともにそのセグメントに推進反力を取りつつシールドジャッキを伸長させて推進が行われる。このシールドジャッキ推進の際には、グリッパと機内空間とが隔壁によって画成されているので、このグリッパの箇所から機内に水が浸入してくるのを確実に防ぐことができ、やはり掘削作業に及ぼす悪影響を排除することができる。
【００１４】
この第２発明において、前記隔壁には着脱式の蓋体を設けるのが好ましい。この蓋体は、シールドジャッキ推進時には取り付けた状態にし、グリッパ推進時には取り外しておくことで、このグリッパ推進時にグリッパ部におけるずりの固着，閉塞を防止することができるとともに、シールドジャッキ推進時にグリッパ部に付着した土砂等の清掃を容易に行うことができる。
【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な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
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は同トンネル掘削機の正面図、図３は図１のＡ−Ａ断面図、図４は図１のＢ−Ｂ断面図、図５は図１のＣ−Ｃ断面図である。
【００１７】
本実施例のトンネル掘削機１においては、前胴２と中胴３と後胴４とが軸方向に連結されてなり、中胴３が、前胴２の後端部に連結される外筒５と、後胴４の前端部に連結される内筒６とを備える構成とされている。
【００１８】
前記前胴２の前面には多数個のディスクカッタ７を有するカッタヘッド８が装着されている。このカッタヘッド８は、カッタヘッドサポート９に支持されてカッタヘッド駆動モータ１０からの動力をピニオン，リングギヤを介して伝達することにより駆動される。また、前胴２にはチャンバ−１１内に土砂受け入れ用のホッパ１２が設けられており、このホッパ１２の下端には土砂搬出用のスクリュウコンベア１３の基端部が装着されている。さらに、この前胴２の外周部には複数個（本実施例では４個）のフロントサイドサポート１４が配設され、これらフロントサイドサポート１４を径方向に伸長させることによって前胴２を坑壁に固定できるようにされている。
【００１９】
前記中胴３は、掘進時に内筒６の外周面に沿って外筒５が摺動されるとともに、盛替時に外筒５の内周面に沿って内筒６が摺動されるようにテレスコピック構造とされている。また、前記外筒５の前端部内面にはブラケット１５が取り付けられ、このブラケット１５に曲線掘進用の複数本のアーティキュレートジャッキ１６が取り付けられている。これらアーティキュレートジャッキ１６の先端部は前胴２の後端部に取り付けられ、このアーティキュレートジャッキ１６の伸縮により前胴２が中胴３の外筒５に対して首振り可能とされている。
【００２０】
前記後胴４には、当該トンネル掘削機本体を坑壁に対して固定するためのグリッパ１７が装着されるとともに、外周部の上下に各２本ずつ計４本のシールドジャッキ１８と、各シールドジャッキ１８に隣接して各１本ずつ計４本の補助ジャッキ１９が装着されている。前記グリッパ１７は、図４の実線位置から鎖線位置まで回動されてその鎖線位置にて坑壁に対し押圧力を付与する左右のグリッパシュー１７ａと、これらグリッパシュー１７ａを回動させるグリッパジャッキ１７ｂとにより構成されている。また、前記シールドジャッキ１８は、セグメント２０を巻き立ててそのセグメント２０に掘進反力を取りつつ掘進を行うのに用いられる。さらに、前記補助ジャッキ１９は、特にアーティキュレートジャッキ１６を用いて曲線掘進を行う際にシールドジャッキ１８を補って推進力を得るために設けられている。
【００２１】
前記前胴２の後端部と後胴４の前端部との間にはラチスジャッキで構成される複数本のスラストジャッキ２１が配されている。前記グリッパ１７を坑壁に押付けた状態でそれらスラストジャッキ２１が伸長されると、中胴３の内筒６に対して外筒５がテレスコピック状に摺動されて前胴２が前進される。また、フロントサイドサポート１４を坑壁に押付けた状態でそれらスラストジャッキ２１が収縮されると、中胴３の外筒５に対して内筒６がテレスコピック状に摺動されて後胴４が引き寄せられる。
【００２２】
図６，図７に示されているように、本実施例のトンネル掘削機においては、例えば滞水砂礫層においてシールドジャッキ掘進を行う場合に、中胴３の摺動部（テレスコピック部）である内筒６と外筒５との隙間を通して機内に水が浸入してくるのを防ぐために、これら内筒６と外筒５との間に第１のシール部材２２と第２のシール部材２３とよりなる二重のシール構造が採用されている。
【００２３】
前記第１のシール部材２２は、内筒６の前端面に取り付けられてその内筒６と外筒５の前端部に取り付けられるブラケット１５との隙間をシールする働きをする。すなわち、この第１のシール部材２２は、シールドジャッキ掘進時、言い換えればスラストジャッキ２１の全縮時にブラケット１５に接当されてそのブラケット１５にボルト２４によって締結されることにより、機内への水の浸入を防止する。一方、第２のシール部材２３は、外筒５の後端部に内周面に取り付けられて、この外筒５の内周面と内筒６の外周面との間に形成される隙間から水が機内に浸入するのを阻止する役目をする。これら両シール部材２２，２３によって、当該トンネル掘削機１がシールドジャッキ１８とセグメント２０とを用いて滞水砂礫層区間等を掘進する際においても、中胴３のテレスコピック部を確実に止水することが可能となる。
【００２４】
また、図４に示されているように、後胴４においては、グリッパシュー１７ａの周縁部と機内空間２５とを画成するように、言い換えればグリッパ１７の内側面を覆うように着脱式の蓋体２７を有する断面略Ｕ字形状の隔壁２６が設けられている。このような隔壁が設けられていることによって、特に滞水砂礫層区間におけるシールドジャッキ掘進時に、水が機内空間２５に浸入してくるのを確実に防止することが可能となる。なお、前記蓋体２７はグリッパ掘進時には取り外されることにより、シールドジャッキ掘進時にグリッパ１７に付着した土砂等の清掃が容易に行えるようにされている。
【００２５】
以上のように構成されているので、硬岩層の掘削を行う際には、カッタヘッド８をカッタヘッド駆動モータ１０により回転させるとともに、グリッパ１７を坑壁に押付けて推進反力を得つつスラストジャッキ２１を伸長させることにより、中胴３の外筒５を内筒６に対して前方へテレスコピック状に摺動させて掘進が行われる。また、盛替時には、フロントサイドサポート１４にて掘削機本体を坑壁に固定するとともにグリッパ１７を収縮させ、スラストジャッキ２１を収縮させることにより、中胴３の内筒６が外筒５に対して前方へ引き寄せられる。こうして掘進と盛替とを繰り返すことにより順次に掘削が進められていく。
【００２６】
このような硬岩層の掘削中に、滞水砂礫層もしくは肌落ち区間等に遭遇したときには、スラストジャッキ２１およびグリッパ１７が全縮状態にされるとともに、内筒６の前端部と外筒５の前端部のブラケット１５との間がボルト２４によって締結され、かつセグメント２０が巻き立てられてそのセグメント２０に掘進反力を取りつつシールドジャッキ２１が伸長されて掘進が行われる。なお、このシールドジャッキ掘進の際には隔壁２６の蓋体２７は取り付けられた状態にある。こうして、シールドジャッキ掘進時に、中胴３の外筒後端部は第２のシール部材２３によって止水され、かつ中胴３の内筒前端面は第１のシール部材２２によって止水され、更にはグリッパ１７の箇所では隔壁２６によって止水されることとなって、機内への水の浸入が確実に防がれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】本実施例のトンネル掘削機の正面図。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図５】図１のＣ−Ｃ断面図。
【図６】図１のＰ部拡大図。
【図７】図１のＱ部拡大図。
【符号の説明】
１    トンネル掘削機
２    前胴
３    中胴
４    後胴
５    外筒
６    内筒
８    カッタヘッド
１４  フロントサイドサポート
１５  ブラケット
１７  グリッパ
１８  シールドジャッキ
１９  補助ジャッキ
２０  セグメント
２１  スラストジャッキ
２２  第１のシール部材
２３  第２のシール部材
２４  ボルト
２５  機内空間
２６  隔壁
２７  蓋体
【図１】
0003753477.tif 000002
【図２】
0003753477.tif 000003
【図３】
0003753477.tif 000004
【図４】
0003753477.tif 000005
【図５】
0003753477.tif 000006
【図６】
0003753477.tif 000007
【図７】
0003753477.tif 000008