(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル断面と相似形のアーチ状あるいは円形状のガイド枠と、
前記ガイド枠に沿って移動される移動フレームと、
前記移動フレームに固定され、切羽に向かって伸長す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設けられ、前記トンネルの長手方向に伸長し、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、
減速機および原動機から構成され、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを循環駆動するチェーンカッタ循環用駆動装置と、から成り、
掘削された前記透かし溝内に支保版用材料を挿入することにより支保版を形成するトンネル掘進装置において、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタは、前進方向側から短い順番に並列に複数列設けられ、
前記チェーンカッタ循環用駆動装置も、前記前記透かし溝掘削用チェーンカッタの前記複数列に対応した個数設けられることを特徴とするトンネル掘進装置。
【請求項２】
複数の前記透かし溝掘削用チェーンカッタは、前記チェーンカッタ用ガイド部材に着脱自在に設けられる請求項１記載のトンネル掘進装置。
【請求項３】
前記支保版用材料は、短時間に硬化する硬化性材料から成  り、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタと共に移動するように、かつ、長さが異なるように複数本設けられ、前記支保版を形成するように、前記透かし溝に前記硬化性材料を前記複数本同時に注入する硬化性材料注入管を有する請求項１または２記載のトンネル掘進装置。
【請求項４】
前記チェーンカッタ用ガイド部材が、前記トンネル長手方向に伸長し、かつ、中間部がトンネル外側に窪むように湾曲し、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタは、前記チェーンカッタ用ガイド部材と同一曲率で中間部が、前記トンネル外側に窪むように湾曲する請求項１から３のいずれかに記載のトンネル掘進装置。
【請求項５】
前記チェーンカッタ用ガイド部材、および、前記透かし溝掘削用チェーンカッタは、前記トンネル長手方向に直線状に伸長する請求項１から３のいずれかに記載のトンネル掘進装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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および工法としては、特公昭６１−２４５１２号公報、特公平４−６３１９８号公報、特公平  ６−５８０３４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硬化性材料である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および工法が提案されている。
また、特許番号第２５１９３８０号特許公報では、円筒状の支保版を形成するトンネル掘進装置および工法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の特公昭６１−２４５１２号公報、特公平４−６３１９８号公  報、特公平６−５８０３４号公報、および、特許番号第２５１９３８０号特許公報の円筒状の支保版を形成するトンネル掘進装置および工法では、透かし溝掘削用チェーンカッタは、１つの循環列のみから成り、例えば、約３ｍの透かし溝を掘削する。  このため、より長い、例えば、約５ｍ以上の透かし溝を掘削する場合には、透かし溝掘削用チェーンカッタと地盤の摩擦による負荷が増大するた  め、チェーンカッタ循環用駆動装置を構成する油圧モータ、電動機等の原動機の負荷対応能力上、限界があった。
そこで、本発明は、透かし溝掘削用チェーンカッタのチェーンカッタ循環用駆動装置を構成する原動機への負荷を複数の原動機へ分担することにより、原動機への大幅な負荷の増大を防止して、長い透かし溝を掘削する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、トンネル断面と相似形のアーチ状あるいは円形状のガイド枠と、
前記ガイド枠に沿って移動される移動フレームと、
前記移動フレームに固定され、切羽に向かって伸長す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設けられ、前記トンネルの長手方向に伸長し、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、
減速機および原動機から構成され、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを循環駆動するチェーンカッタ循環用駆動装置と、から成り、
掘削された前記透かし溝内に支保版用材料を挿入することにより支保版を形成するトンネル掘進装置において、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタは、前進方向側から短い順番に並列に複数列設けられ、
前記チェーンカッタ循環用駆動装置も、前記前記透かし溝掘削用チェーンカッタの前記複数列に対応した個数設けられることを特徴とするトンネル掘進装置である。
【０００５】
さらに、本発明は、複数の透かし溝掘削用チェーンカッタは、チェーンカッタ用ガイド部材に着脱自在に設けられるトンネル掘進装置である。
さらに、本発明は、前記支保版用材料は、短時間に硬化する硬化性材料から成り、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタと共に移動するように、かつ、長さが異なるように複数本設けられ、前記支保版を形成するように、前記透かし溝に前記硬化性材料を前記複数本同時に注入する硬化性材料注入管を有するトンネル掘進装置である。
【０００６】
本発明によれば、透かし溝掘削用チェーンカッタは、前進方向側から短い順番に並列に複数列設けられ、チェーンカッタ循環用駆動装置も、透かし溝掘削用  チェーンカッタの複数列に対応した個数設けられる。  このため、長い透かし溝を掘削することにより、透かし溝掘削用チェーンカッタと地盤の摩擦による負荷が増大しても、この負荷が、先ず、短い透かし溝掘削用チェーンカッタに掛か  り、負荷が軽減されて、長い透かし溝掘削用チェーンカッタに掛かり、短い透かし溝掘削用チェーンカッタと長い透かし溝掘削用チェーンカッタとに負荷が分担される。  この結果、複数のチェーンカッタ循環用駆動装置の複数の原動機へ負荷が分担され、原動機への大幅な負荷の増大を防止して、原動機の負荷対応能力を増大させることなく、長い透かし溝掘削用チェーンカッタを循環駆動することができ、長い透かし溝を掘削出来ることとなる。
【０００７】
さらに、複数の透かし溝掘削用チェーンカッタは、チェーンカッタ用ガイド部材に着脱自在に設けられる。  このため、複数の透かし溝掘削用チェーンカッタの長短の組み合わせにより、掘削する透かし溝の長さを調整できる。
さらに、支保版用材料は、短時間に硬化する硬化性材料から成り、透かし溝掘削用チェーンカッタと共に移動するように、かつ、長さが異なるように複数本設けられ、支保版を形成するように、透かし溝に硬化性材料を複数本同時に注入する硬化性材料注入管を有する。  このため、透かし溝に硬化性材料を、きめ細かく迅速に充填できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態の要部拡大平面図、図２は、正面図、図３は、本発明の他の実施の形態の要部拡大平面図である。
図２に示されるように、走行装置１０５は、トンネル２内の下盤１０４の上を走行するように構成される装置で、走行装置１０５の車輪１１８はトンネル内の下盤１０４に敷かれ固定されたレール１２０上に走行可能に載置される。  アーチ状ガイド枠１０６は、トンネル断面と相似形に構成され、アーチ状ガイド枠  １０６の両下端部は走行装置１０５に固定される。  アーチ状ガイド枠１０６の内側にラック１２１が設けられる。
【０００９】
移動フレーム１０８は、図示されない移動用駆動装置により、アーチ状ガイド枠１０６に沿って移動されるフレームである。  この移動用駆動装置の出力軸に固定された図示されないピニオンは、ラック１２１に歯合され、移動用駆動装置を運転すると、移動フレーム１０８がアーチ状ガイド枠１０６に沿って移動される。  チェーンカッタ用ガイド部材１０９は、トンネルの切羽に向かって伸長  し、チェーンカッタ用ガイド部材１０９の前部は、移動フレーム１０８の上部に固定される。
【００１０】
図１に示されるように長い透し溝掘削用チェーンカッタ１０１ａおよび短い透し溝掘削用チェーンカッタ１０１ｂは、チェーンカッタ用ガイド部材１０９に  沿って移動されるように設けられ、トンネル長手方向に伸長し、矢印Ａ方向に循環駆動されることにより、地盤１４０において、切羽の外周に沿って透かし溝  １０２を掘削する。  透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１ａ，１０１ｂは、前進方向側である矢印Ｂ方向側から短い順番に並列に複数列、例えば、本実施形態のように２列に設けられる。  ここで、２列以上の複数列であれば、その列数は限定されない。
さらに、複数の透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１ａ，１０１ｂは、チェーンカッタ用ガイド部材１０９に着脱自在に設けられる。
また、減速機および原動機から成り、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を循環駆動するチェーンカッタ循環用駆動装置１３０も、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１ａ，１０１ｂの複数列に対応した２個以上設けられる。  ここで、原動機は、油圧モータ、電動機等から成る。
ここで、チェーンカッタ用ガイド部材１０９が、トンネル長手方向に伸長    し、かつ、中間部がトンネル外側に窪むように湾曲し、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１ａ，１０１ｂは、チェーンカッタ用ガイド部材１０９と同一曲率で中間部が、トンネル外側に窪むように湾曲するが、チェーンカッタ用ガイド部材１０９、および、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１ａ，１０１ｂは、トンネル長手方向に直線状に伸長する場合もある。
【００１１】
次に、硬化性材料注入管１１２は、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１ａ，１０１ｂと共に移動するように設けられ、透かし溝１０２に、短時間に硬化する支保版用材料である硬化性材料１４１を注入し、図２に示されるようにアーチ状支保版１０３を形成するものである。
また、硬化性材料注入管１１２の後端部はホース１３９を介して、図示されない硬化性材料圧送用ポンプに接続される。
ここで、図３に示されるように長さが異なる硬化性材料注入管１１２ａ，    １１２ｂがホース１３９ａ，１３９ｂと共に、複数本、例えば、２本設けられ、アーチ状支保版１０３を形成するように、透かし溝１０２に硬化性材料１４１を複数本同時に注入する。  また、ホース１３９ａ，１３９ｂは、１本のホースから構成され、硬化性材料注入管１１２ａ，１１２ｂに分岐される場合もある。
【００１２】
次に、図４には、本発明のトンネル掘進装置のさらに他の実施の形態が示される。
図示されない第１の円筒部は、トンネル２の内周壁３を押圧するように伸長可能な図示されない第１のグリッパを有し、トンネル２内にトンネル２と同心的に配置される。  円形状のガイド枠である図示されない第２の円筒部は、内周壁  ３を押圧するように伸長可能な第２のグリッパ６を有する。  第２の円筒部は、第１の円筒部と、ほぼ同一の直径に形成され、トンネル２内に第１の円筒部と同心的に配置される。  図示されないシリンダは、第１の円筒部と第２の円筒部の間に設けられ、伸縮することより、第１の円筒部と第２の円筒部とを、近接あるいは離隔させる装置である。
【００１３】
移動フレームである回転フレーム８は、第２の円筒部とほぼ同一直径の円環状に構成され、第２の円筒部の先端に、第２の円筒部と同心的に、かつ、第２の円筒部に対して回転可能に設けられる。  第２の円筒部の内側に設けられた減速機内蔵モータ５ｂにより、ピニオン５ｃが回転される。  ピニオン５ｃには、回転フレーム８の接続部８ａの内側に設けられたラック部８ｄが歯合し、減速機内蔵モータ５ｂによるピニオン５ｃの回転により、ラック部８ｄを介して回転フレーム８を、第２の円筒部に対して回転させる。
【００１４】
チェーンカッタ用ガイド部材９は、回転フレーム８に固定され、第２の円筒部の側から切羽に向かって、斜めに拡がるように伸長する。
短い透かし溝掘削用チェーンカッタ１１ａ、および、長い透かし溝掘削用    チェーンカッタ１１ｂは、チェーンカッタ用ガイド部材９に沿って図示されない移動手段により移動されるように設けられ、トンネル２の長手方向に伸長し、  チェーンカッタ循環用駆動装置１７により、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１２を掘削する装置である。  透かし溝掘削用チェーン  カッタ１１ａ，１１ｂは、前進方向側である矢印Ｂ方向側から短い順番に並列に複数列、例えば、本実施形態のように２列に設けられる。  ２列以上の複数列であれば、その列数は限定されない。
さらに、複数の透かし溝掘削用チェーンカッタ１１ａ，１１ｂは、チェーン  カッタ用ガイド部材９に着脱自在に設けられる。
また、減速機および原動機から成り、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を循環駆動するチェーンカッタ循環用駆動装置１７も、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１ａ，１１ｂの複数列に対応した個数設けられる。
【００１５】
図示されない硬化性材料注入管は、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１ａ，  １１ｂと共に移動するように設けられ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１ａ，１１ｂにより掘削された透かし溝１２に、瞬間硬化性コンクリート等の硬化性材料を注入し、円筒状支保版、または、螺旋状支保版を形成するものである。
また、図示されない硬化性材料注入管の後端部はホースを介して、図示されない硬化性材料圧送用ポンプに接続される。
ここで、長さの異なる硬化性材料注入管がホースと共に、複数本、例えば、  ２本設けられ、円筒状支保版、または、螺旋状支保版を形成するように、透かし溝１２に硬化性材料を複数本同時に注入する。
【００１６】
図１および図３の要部拡大平面図は、本実施の形態にも共通し、図４のチェーンカッタ用ガイド部材９は、図１および図３において１０９、透かし溝掘削用  チェーンカッタ１１ａ，１１ｂは、図１および図３において１０１ｂ，        １０１ａ、チェーンカッタ循環用駆動装置１７は、図１および図３において    １３０、移動フレームである回転フレーム８は、図１および図３において      １０６として示され、図４においては、硬化性材料注入管は省略される。
ここで、上記図４の実施の形態において、チェーンカッタ用ガイド部材９が、トンネル長手方向に伸長し、かつ、中間部がトンネル外側に窪むように湾曲し、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１ａ，１１ｂは、チェーンカッタ用ガイド部材９と同一曲率で中間部が、トンネル外側に窪むように湾曲するが、チェーンカッタ用ガイド部材９、および、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１ａ，１１ｂは、トンネル長手方向に直線状に伸長する場合もある。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、透かし溝掘削用チェーンカッタは、前進方向側から短い順番に並列に複数列設けられ、チェーンカッタ循環用駆動装置も、透かし溝掘削用チェーンカッタの複数列に対応した個数設けられる。  このため、長い透かし溝を掘削することにより、透かし溝掘削用チェーンカッタと地盤の摩擦による負荷が増大しても、この負荷が、先ず、短い透かし溝掘削用チェーン  カッタに掛かり、負荷が軽減されて、長い透かし溝掘削用チェーンカッタに掛かり、短い透かし溝掘削用チェーンカッタと長い透かし溝掘削用チェーンカッタとに負荷が分担される。  この結果、複数のチェーンカッタ循環用駆動装置の複数の原動機へ負荷が分担され、原動機への大幅な負荷の増大を防止して、原動機の負荷対応能力を増大させることなく、長い透かし溝掘削用チェーンカッタを循環駆動することができ、長い透かし溝を掘削出来ることとなる。  このため、工事能率が大幅に促進されるという効果を奏する。
さらに、複数の透かし溝掘削用チェーンカッタは、チェーンカッタ用ガイド部材に着脱自在に設けられる。  このため、複数の透かし溝掘削用チェーンカッタの長短の組み合わせにより、掘削する透かし溝の長さを調整できる。
さらに、支保版用材料は、短時間に硬化する硬化性材料から成り、透かし溝掘削用チェーンカッタと共に移動するように、かつ、長さが異なるように複数本設けられ、支保版を形成するように、透かし溝に硬化性材料を複数本同時に注入する硬化性材料注入管を有する。  このため、透かし溝に硬化性材料を、きめ細かく迅速に充填できる。
【００１８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の要部拡大平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の正面図である。
【図３】本発明のトンネル掘進装置の他の実施の形態の要部拡大平面図である。
【図４】本発明のトンネル掘進装置のさらに他の実施の形態の要部拡大平面図である。
【符号の説明】
２  トンネル            ３  内周壁            ８  回転フレーム
９，１０９  チェーンカッタ用ガイド部材
１１，１１ａ，１１ｂ，１０１  透かし溝掘削用チェーンカッタ
１２，１０２  透かし溝      １０３  アーチ状支保版
１１２，１１２ａ，１１２ｂ  硬化性材料注入管
１０５  走行装置            １０６  アーチ状ガイド枠
１０８  移動フレーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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