JP2000274197A - トンネル掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル掘削機において、既設トンネルの壁
面に組み付けられた覆工部材を適正に保持することで、
セグメント組立作業の作業効率の向上を図る。 【解決手段】 掘削機本体１１の後部にエレクタ装置２
９を装着すると共に、掘削機本体１１の後部から後方に
延設された架台２８に、旋回フレーム３１を介して作業
台３４が旋回自在な旋回式組立足場装置３０と、既設セ
グメントＳに圧接して所定形状に保持する形状保持装置
５０とを配設し、形状保持装置５０の内側に旋回式組立
足場装置３０を配設し、両者が干渉せずに形状保持装置
５０が前後に移動可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘削機や
トンネルボーリングマシンなどのトンネル掘削機に関
し、特に、既設トンネルの内壁面にセグメントなどの覆
工部材をリング状に組立てる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に従来の形状保持装置を具備したシ
ールド掘削機の概略を示す。

【０００３】一般的なシールド掘削機において、図４に
示すように、掘削機本体１１の前部にはカッタヘッド１
２が回転自在に装着されており、このカッタヘッド１２
の前面には多数のカッタビット１３が固定されている。
そして、カッタヘッド１２の後部にはリングギア１４が
固定される一方、掘削機本体１１には駆動モータ１５が
取付けられ、この駆動モータ１５の駆動ギア１６がこの
リングギア１４に噛み合っている。従って、駆動モータ
１５を駆動して駆動ギア１６を回転駆動すると、リング
ギア１４を介してカッタヘッド１２を回転することがで
きる。

【０００４】掘削機本体１１にはカッタヘッド１２の後
方に位置してバルクヘッド１７が取付けられており、カ
ッタヘッド１２とこのバルクヘッド１７との間にチャン
バ１８が形成されている。そして、このチャンバ１８に
は一端がシールド掘削機の外部に延設された送泥管１９
及び排泥管２０の他端が開口しており、排泥管２０の開
口部分の近傍には掘削土砂と泥水とを攪拌、混合するア
ジテータ２１が設置されている。なお、カッタヘッド１
２の外周部にはコピーカッタ２２が設けられており、掘
削機本体１１の前端部には機外に出るためのマンロック
２３が設けられ、掘削機本体１１の外周部には薬液注入
管２４が設けられている。

【０００５】また、掘削機本体１１の後部外周辺には円
周方向に複数のシールドジャッキ２５が並設されてお
り、このシールドジャッキ２５がシールド掘削機の掘進
方向後方に伸長して掘削したトンネル内周面に構築され
た既設のセグメントＳに押し付けることで、その反力に
より掘削機本体１１、即ち、シールド掘削機全体を前進
することができる。また、掘削機本体１１の後部にはリ
ングガーダ２６が形成され、このリングガーダ２６に取
付けられた縦梁２７に後方に延出されるように架台２８
が固定されている。そして、このリングガーダ２６を介
してエレクタ装置２９が支持されており、このエレクタ
装置２９はシールドジャッキ２５によって前進した掘削
機本体１１と既設のセグメントＳとの間の空所に新しい
セグメントＳを装着してトンネルを構築することができ
る。更に、架台２８の後部にはセグメントＳを所定形状
（例えば、真円）に保持する従来の形状保持装置101が
設けられている。

【０００６】この従来の形状保持装置101において、架
台２８上には左右一対の水平レール102が取付けられて
いる。一方、左右一対の支持筒103は上部の外筒104と下
部の外筒105が相対移動自在に嵌合し、両者の間に伸縮
ジャッキ106が介装されて構成されている。この各支持
筒103にはそれぞれ支持ローラ107が装着され、水平レー
ル102上を転動自在となっている。そして、左右の外筒1
04の上部にはセグメントＳの内面に圧接自在な弧状をな
す上部支え梁108が連結される一方、左右の内筒105の下
部には下部支え梁109が連結され、各支え梁108，109の
外周面には圧接部材110，111がそれぞれ取付けられてい
る。また、架台２８には移動ジャッキ112が装着され、
この移動ジャッキ112の駆動ロッド113が支持筒103に連
結されている。

【０００７】従って、カッタヘッド１２を回転させなが
ら、シールドジャッキ２５を伸長すると、セグメントＳ
への押し付け反力によって掘削機本体１１が前進し、カ
ッタヘッド１２によって前方の地盤を掘削し、トンネル
を形成する。その後、エレクタ装置２９によって既設ト
ンネルの内壁面にセグメントＳをリング状に組付け、リ
ング状に組付けられたセグメントＳを形状保持装置101
が所定形状（例えば、真円）に保持する。

【０００８】即ち、移動ジャッキ112を伸長して支持筒1
03を前進させることで、図４に二点鎖線で示すように、
各圧接部材110，111を保持するセグメントＳの内周面に
対向する位置まで移動する。そして、この位置で伸縮ジ
ャッキ106を伸長し、内筒105を下降してから、外筒104
を上昇し、各支え梁108，109を介して圧接部材110，111
をリング状のセグメントＳの内周面に圧接し、所定形状
に保持する。そして、この作業中にも掘削機本体１１は
前進するが、このとき、移動ジャッキ110の油圧保持力
を解除することで、形状保持装置101はセグメントＳに
圧接して形状を保持している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このようなエレクタ装
置２９や形状保持装置101によるセグメントＳの組立作
業において、既設トンネルの下部にセグメントＳを組み
付けることは容易であるが、既設トンネルの上部にセグ
メントＳを組み付けることは、このセグメントＳ自体が
重量物であるために困難な作業となる。そのため、エレ
クタ装置２９の後方に既設トンネルの周方向に沿って移
動自在な旋回式組立足場を設け、この旋回式組立足場に
作業者が乗ってセグメントＳを組付作業を補助すること
が考えられている。

【００１０】ところが、エレクタ装置２９の後方に旋回
式組立足場を設けると、この旋回式組立足場が形状保持
装置101に干渉してしまうため、この形状保持装置101を
更に後方の位置に設けざるを得ない。すると、この形状
保持装置101はエレクタ装置２９からある程度離間して
位置することとなり、エレクタ装置２９が組み付けたリ
ンク状のセグメントＳを直ちに保持することができない
という問題がある。

【００１１】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、既設トンネルの壁面に組み付けられた覆工部材
を適正に保持することで、セグメント組立作業の作業効
率の向上を図ったトンネル掘削機を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１の発明のトンネル掘削機は、筒状の掘削機
本体と、該掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前
記掘削機本体の前部に回転自在に装着されたカッタヘッ
ドと、該カッタヘッドを駆動回転するカッタヘッド駆動
手段と、前記掘削機本体の後部に装着されて覆工部材を
既設トンネルの壁面にリング状に組み付けるエレクタ装
置と、前記掘削機本体の後部から後方に延設された架台
と、該架台に取付けられた旋回フレームに既設トンネル
の周方向に沿って旋回自在に支持された作業台と、該作
業台と干渉せずに前記架台に該作業台の前後に移動自在
に配設されて既設トンネルの壁面に組み付けられた前記
覆工部材の内周面に圧接して所定形状に保持する形状保
持装置と、前記カッタヘッドの掘削によって発生した掘
削土砂を外部に排出する排土手段とを具えたことを特徴
とするものである。

【００１３】また、請求項２の発明のトンネル掘削機で
は、前記形状保持装置は、前記架台の両側に上下に伸縮
自在に支持された一対の支持筒と、該一対の支持筒の上
端部同志及び下端部同志を連結して前記覆工部材の内周
面を圧接可能な一対の圧接部材とを有し、前記作業台
は、前記支持筒及び前記圧接部材の内側で旋回自在であ
ることを特徴としている。

【００１４】また、請求項３の発明のトンネル掘削機で
は、前記形状保持装置は、前記架台の両側に上下に伸縮
自在に支持された一対の支持筒と、該一対の支持筒の上
端部同志及び下端部同志を連結して前記覆工部材の内周
面を圧接可能な一対の圧接部材とを有し、前記上部の圧
接部材は既設トンネルの長手方向に沿って並列された少
なくともリング分の前記覆工部材の内周面を圧接可能で
あることを特徴としている。

【００１５】また、請求項４の発明のトンネル掘削機で
は、前記作業台は、作業者の乗るケージが、前記旋回フ
レームに旋回自在に支持された旋回台に既設トンネルの
前後方向に沿って移動自在に支持されて構成されたこと
を特徴としている。

【００１６】また、請求項５の発明のトンネル掘削機で
は、前記作業台は、作業者の乗るケージが、前記旋回フ
レームに旋回自在に支持された旋回台に既設トンネルの
径方向に沿って移動自在に支持されて構成されたことを
特徴としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１８】図１に本発明の第１実施形態に係るトンネ
ル掘削機に装備された形状保持装置の側面視、図２に形
状保持装置の正面視を示す。

【００１９】本実施形態の形状保持装置が装備されるト
ンネル掘削機は、前述した図４を用いて説明したシール
ド掘削機と同様であるため、既に説明したものと同様の
機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明
は省略する。

【００２０】本実施形態のトンネル掘削機において、図
１及び図２に示すように、掘削機本体１１の後部にはリ
ングガーダ２６が形成され、このリングガーダ２６に取
付けられた縦梁２７に後方に延出されるように架台２８
が固定されている。そして、このリングガーダ２６には
覆工部材としてのセグメントＳを組み付けるエレクタ装
置２９が支持されている。また、架台２８の後部にはセ
グメントＳを所定形状（例えば、真円）に保持する旋回
式組立足場装置３０と形状保持装置５０が設けられてい
る。

【００２１】この旋回式組立足場装置３０において、架
台２８にはエレクタ装置２９の後方に位置してＣ字形状
をなす旋回フレーム３１が取付けられており、補強のた
めに支持梁３２が固定されている。この旋回フレーム３
１には駆動機構３３を介して作業台３４が移動自在に支
持されている。この駆動機構３３は作業台３４を旋回フ
レーム３１に沿って移動させるものであって、旋回フレ
ーム３１に沿って設けられた旋回状ラックにピニオンが
噛み合って構成され、作業台３４が旋回フレーム３１を
どの位置に移動しても、その水平状態が維持されるよう
になっている。なお、３５は旋回フレーム３１に取付け
られたケーブルガイドであって、図示しない駆動源から
作業台３４に接続される油圧ホースや電気ケーブルを支
持している。

【００２２】そして、この作業台３４において、駆動機
構３３に連結された旋回台３６には水平ジャッキ３７に
よって移動台３８が既設トンネルの長手方向に移動自在
に支持され、この移動台３８には昇降ジャッキ３９によ
ってケージ４０が昇降自在に支持されている。このケー
ジ４０は上方が開口した箱型をなし、作業者が乗ること
ができる。

【００２３】また、形状保持装置５０において、架台２
８上には左右一対の水平レール５１が取付けられてい
る。一方、左右一対の支持筒５２は上部の外筒５３と下
部の外筒５４が相対移動自在に嵌合し、両者の間に伸縮
ジャッキ５５が介装されて構成されている。この各支持
筒５２にはそれぞれ支持ローラ５６が装着され、水平レ
ール５１上を転動自在となっている。そして、左右の外
筒５３の上部には接続部材５７を介してセグメントＳの
内面に圧接自在な弧状をなす２つの上部支え梁５８，５
９が連結される一方、左右の内筒５４の下部には下部支
え梁６０が連結され、各支え梁５８，５９，６０の外周
面にはそれぞれ圧接部材６１，６２，６３が取付けられ
ている。なお、この圧接部材６１と６２との間隔はセグ
メントＳの幅とほぼ同様となっている。また、架台２８
には移動ジャッキ６４が装着され、この移動ジャッキ６
４の駆動ロッド６５が支持筒５２に連結されている。

【００２４】このように構成された旋回式組立足場装置
３０と形状保持装置５０とにおいて、形状保持装置５０
が移動するときに、旋回式組立足場装置３０（作業台３
４）に干渉しないように形状保持装置５０を前後に移動
することができる。即ち、形状保持装置５０は正面（図
２）から見て支持筒５２と支え梁５８，５９，６０とに
よりリング形状をなしており、旋回リング３１はこれよ
りも小径となっている。そのため、形状保持装置５０の
支え梁５８，５９，６０はこの旋回リング３１及び作業
台３４の上方及び下方を通り抜けられることとなり、両
者は干渉しない。また、形状保持装置５０の圧接部材６
１，６２（支え梁５８，５９）は２リング分のセグメン
トＳに対して圧接して保持することができる。

【００２５】上述したトンネル掘削機によってトンネル
掘削工事を施工するには、図４に示すように、カッタヘ
ッド１２を回転させながらシールドジャッキ２５を伸長
してセグメントＳへの押し付け反力によって掘削機本体
１１を前進させることで、カッタヘッド１２が前方の地
盤を掘削してトンネルを形成する。その後、エレクタ装
置２９によって既設トンネルの内壁面にセグメントＳを
リング状に組付け、作業者は旋回式組立足場装置３０を
用いてこのセグメントＳの組付けを補助し、形状保持装
置５０によってリング状に組付けられたセグメントＳを
真円に保持する。

【００２６】即ち、エレクタ装置２９は既設トンネル内
に搬送されたセグメントＳを把持し、下方から順に所定
位置に組み付けていく。作業者は旋回式組立足場装置３
０のケージ４０（作業台３４）に乗り、セグメントＳの
組付補助、つまり、隣接するセグメントＳ同志を連結固
定するためのボルト締結作業を行う。この場合、駆動機
構３３によってケージ４０を旋回フレーム３１に沿って
移動させたり、水平ジャッキ３７によってケージ４０を
前後移動させたり、昇降ジャッキ３９によってケージ４
０を昇降させたりすることで、作業者は所望位置にボル
ト締結作業を行うことができる。

【００２７】そして、形状保持装置５０では、移動ジャ
ッキ６４を伸長して支持筒５４を前進させることで、図
１に二点鎖線で示すように、各圧接部材６１，６２，６
３を、保持するセグメントＳの内周面に対向する位置ま
で移動する。このとき、形状保持装置５０の支え梁５
８，５９，６０は、形状保持装置５０（旋回リング３１
及び作業台３４）の外側を通り抜るため、両者が干渉す
ることはない。

【００２８】そして、この位置で伸縮ジャッキ５５を伸
長し、内筒５４を下降してから外筒５３を上昇し、各支
え梁５８，５９，６０を介して圧接部材６１，６２，６
３をリング状のセグメントＳの内周面に圧接し、所定形
状に保持する。このとき、形状保持装置５０の上側で
は、２つの圧接部材６１，６２が２番目と３番目の２リ
ング分のセグメントＳを同時に圧接して保持することが
できる。そして、この作業中にも掘削機本体１１は前進
するが、圧接部材６１，６２，６３がセグメントＳに圧
接した保持状態で、移動ジャッキ６４の油圧保持力を解
除することで、形状保持装置５０がセグメントＳ形状保
持してその位置に残ったまま、掘削機本体１１（架台２
８）は前進できる。

【００２９】このように本実施形態のトンネル掘削機に
あっては、支持筒５２と支え梁５８，５９，６０等によ
りリング形状をなす形状保持装置５０の内側に、旋回リ
ング３１と作業台３４等よりなる旋回式組立足場装置３
０が位置している。そのため、形状保持装置５０は旋回
式組立足場装置３０の外方を通り抜けて前後に移動する
こととなり、セグメント組立作業中に旋回式組立足場装
置３０と形状保持装置５０とが干渉することはない。そ
の結果、セグメントＳを効率よく組み付けて確実に形状
保持できる。

【００３０】なお、上述の実施形態において、作業台３
４にて、ケージ４０を各ジャッキ３７，３９によって前
後移動及び昇降可能としたが、この構成に限定されるも
のではない。図３に本発明の第２実施形態に係るトンネ
ル掘削機に装備された形状保持装置の側面視を示す。

【００３１】本実施形態のトンネル掘削機において、図
３に示すように、掘削機本体１１の後部にはエレクタ装
置２９が配設されると共に、架台２８に旋回式組立足場
装置７０と形状保持装置５０が設けられている。この掘
削機本体１１の構成やエレクタ装置２９、形状保持装置
５０については前述の実施形態と同様であるため、前述
した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材
には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【００３２】旋回式組立足場装置７０において、旋回フ
レーム３１には駆動機構３３を介して作業台７１が移動
自在に支持されている。この作業台７１において、駆動
機構３３に連結された旋回台７２には水平ジャッキ７３
によって移動台７４が既設トンネルの長手方向に移動自
在に支持され、この移動台７４にはリンク式昇降機構７
５によってケージ７６が昇降自在に支持されている。な
お、このリンク式昇降機構７５は油圧ジャッキや駆動モ
ータによってＸ型リンクを起倒させている。

【００３３】従って、この旋回式組立足場装置７０によ
れば、作業台７１のケージ７６をリンク式昇降機構７５
によって昇降可能としたので、油圧ジャッキのみに比べ
て安定した作動が可能となる。

【００３４】

【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項１の発明の形状保持装置によれば、筒状の
掘削機本体の前部に駆動回転自在なカッタヘッドを装着
し、この掘削機本体の後部に覆工部材を既設トンネルの
壁面にリング状に組み付けるエレクタ装置を装着すると
共に、掘削機本体の後部から後方に延設された架台に、
既設トンネルの周方向に沿って旋回自在に支持された作
業台と、この作業台と干渉せずに前後に移動自在に配設
されて既設トンネルの壁面に組み付けられた覆工部材の
内周面に圧接して所定形状に保持する形状保持装置とを
配設したので、形状保持装置は作業台の位置に関係なく
前後に移動することができ、覆工部材を確実に形状保持
することができ、その結果、覆工部材組立作業の作業効
率の向上を図ることができる。

【００３５】また、請求項２の発明の形状保持装置によ
れば、形状保持装置を、架台の両側に上下に伸縮自在に
支持された一対の支持筒と、一対の支持筒の上端部同志
及び下端部同志を連結して覆工部材の内周面を圧接可能
な一対の圧接部材とで構成し、作業台を支持筒及び圧接
部材の内側で旋回自在としたので、形状保持装置は作業
台の外方を通り抜けて前後に移動することとなり、形状
保持装置及び作業台を簡素化することができる。

【００３６】また、請求項３の発明の形状保持装置によ
れば、形状保持装置を、架台の両側に上下に伸縮自在に
支持された一対の支持筒と、一対の支持筒の上端部同志
及び下端部同志を連結して覆工部材の内周面を圧接可能
な一対の圧接部材とで構成し、上部の圧接部材が既設ト
ンネルの長手方向に沿って並列された少なくともリング
分の覆工部材の内周面を圧接可能としたので、圧接部材
が２リング分の覆工部材を同時に圧接して保持すること
ができ、覆工部材組立作業の作業効率を向上することが
できる。

【００３７】また、請求項４の発明の形状保持装置によ
れば、作業台を、作業者の乗るケージが旋回フレームに
旋回自在に支持された旋回台に既設トンネルの前後方向
に沿って移動自在に支持して構成したので、作業台を作
業者の所望の位置に移動して作業を行うことができる。

【００３８】また、請求項５の発明の形状保持装置によ
れば、作業台を、作業者の乗るケージが旋回フレームに
旋回自在に支持された旋回台に既設トンネルの径方向に
沿って移動自在に支持して構成したので、作業台を作業
者の所望の位置にどうして作業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るトンネル掘削機に
装備された形状保持装置の側面図である。

【図２】形状保持装置の正面図である。

【図３】本発明の第２実施形態に係るトンネル掘削機に
装備された形状保持装置の側面図である。

【図４】従来の形状保持装置を具備したシールド掘削機
の概略図である。

【符号の説明】

１１ 掘削機本体 １２ カッタヘッド １５ 駆動モータ（カッタヘッド駆動手段） ２５ シールドジャッキ（推進ジャッキ） ２８ 架台 ２９ エレクタ装置 ３０ 旋回式組立足場装置 ３１ 旋回フレーム ３３ 駆動機構 ３４ 作業台 ３７ 水平ジャッキ ３９ 昇降ジャッキ ４０ ケージ ５０ 形状保持装置 ５２ 支持筒 ５５ 伸縮ジャッキ ５８，５９，６０ 支え梁 ６１，６２，６３ 圧接部材 ６４ 移動ジャッキ ７０ 旋回式組立足場装置 ７１ 作業台 ７３ 水平ジャッキ ７５ リンク式昇降機構 ７６ ケージ Ｓ セグメント（覆工部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 義朗 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 七瀬 太志 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 杉山 雅彦 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 Ｆターム(参考） 2D055 BA01 GB02 GB11 LA11

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を前
   進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に回転
   自在に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを駆
   動回転するカッタヘッド駆動手段と、前記掘削機本体の
   後部に装着されて覆工部材を既設トンネルの壁面にリン
   グ状に組み付けるエレクタ装置と、前記掘削機本体の後
   部から後方に延設された架台と、該架台に取付けられた
   旋回フレームに既設トンネルの周方向に沿って旋回自在
   に支持された作業台と、該作業台と干渉せずに前記架台
   に該作業台の前後に移動自在に配設されて既設トンネル
   の壁面に組み付けられた前記覆工部材の内周面に圧接し
   て所定形状に保持する形状保持装置と、前記カッタヘッ
   ドの掘削によって発生した掘削土砂を外部に排出する排
   土手段とを具えたことを特徴とするトンネル掘削機。
2. 【請求項２】 請求項１記載のトンネル掘削機におい
   て、前記形状保持装置は、前記架台の両側に上下に伸縮
   自在に支持された一対の支持筒と、該一対の支持筒の上
   端部同志及び下端部同志を連結して前記覆工部材の内周
   面を圧接可能な一対の圧接部材とを有し、前記作業台
   は、前記支持筒及び前記圧接部材の内側で旋回自在であ
   ることを特徴とするトンネル掘削機。
3. 【請求項３】 請求項１記載のトンネル掘削機におい
   て、前記形状保持装置は、前記架台の両側に上下に伸縮
   自在に支持された一対の支持筒と、該一対の支持筒の上
   端部同志及び下端部同志を連結して前記覆工部材の内周
   面を圧接可能な一対の圧接部材とを有し、前記上部の圧
   接部材は既設トンネルの長手方向に沿って並列された少
   なくともリング分の前記覆工部材の内周面を圧接可能で
   あることを特徴とするトンネル掘削機。
4. 【請求項４】 請求項１記載のトンネル掘削機におい
   て、前記作業台は、作業者の乗るケージが、前記旋回フ
   レームに旋回自在に支持された旋回台に既設トンネルの
   前後方向に沿って移動自在に支持されて構成されたこと
   を特徴とするトンネル掘削機。
5. 【請求項５】 請求項１記載のトンネル掘削機におい
   て、前記作業台は、作業者の乗るケージが、前記旋回フ
   レームに旋回自在に支持された旋回台に既設トンネルの
   径方向に沿って移動自在に支持されて構成されたことを
   特徴とするトンネル掘削機。