JP2001020669A - 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、装置の小型軽量化
を図ると共に掘削作業の信頼性の向上を図る。 【解決手段】 ＴＢＭ１０において、胴体１１の前部に
カッタヘッド１３を駆動回転可能に装着する一方、後方
に配設されたプレスリング１９との間にパラレルリンク
機構２３を架設し、胴体１１の後部に支持フレーム２６
の前端部を回動自在に連結して後端部に第１支持ジャッ
キ２８を装着し、この支持フレーム２６の後部に伸縮フ
レーム３０を相対移動自在に連結して後端部に第２支持
ジャッキ３１を装着し、支持フレーム２６と伸縮フレー
ム３０との間に伸縮ジャッキ３３を架設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤を掘削してト
ンネルを構築するトンネルボーリングマシンやシールド
掘削機などのトンネル掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のトンネルボーリングマシンは、円
筒形状をなす前胴と後胴とから胴体が構成されており、
前胴の前部にローラカッタを有するカッタヘッドが回転
自在に装着され、カッタ旋回モータによって駆動回転可
能となっている。そして、前胴には掘削して発生したず
りが内部に侵入しないようにバルクヘッドが形成される
ことで、チャンバが形成されており、このチャンバには
ずりを外部に排出するベルトコンベヤの前端部が位置し
ている。

【０００３】また、この前胴と後胴との間には複数のス
ラストジャッキが架設されており、このスラストジャッ
キへの油圧の給排により伸縮させることで、前胴と後胴
との相対位置を変更することができる。また、前胴には
フロントグリッパが装着されており、油圧ジャッキによ
ってグリッパシューを径方向に張り出すことで、前胴を
位置保持することができる。一方、後胴にはリヤグリッ
パが装着されており、油圧ジャッキによってグリッパシ
ューを径方向に張り出すことで、後胴を位置保持するこ
とができる。

【０００４】更に、後胴の後部には既設トンネルの内壁
面に支保を組付けるエレクタ装置が装着されている。

【０００５】従って、リヤグリッパによって後胴移動不
能に保持した状態で、カッタ旋回モータを駆動してカッ
タヘッドを回転駆動させながら、各スラストジャッキを
伸長して前胴と共にカッタヘッドを前方へ移動させる
と、旋回するカッタヘッドのローラカッタが前方の岩盤
をせん断破壊し、この岩盤を掘削する。そして、各スラ
ストジャッキを所定ストローク伸長すると、フロントグ
リッパによって前胴を位置保持する一方、リヤグリッパ
による後胴の位置保持を解除した後、スラストジャッキ
を収縮して前胴に対して後胴を引き寄せる。そして、再
び、リヤグリッパによって後胴を位置保持にする一方、
フロントグリッパによる前胴の位置保持を解除した後、
各スラストジャッキを伸長して前胴と共にカッタヘッド
を前方へ移動させ、ローラカッタによって岩盤を掘削す
る。この作動の繰り返しによって連続してトンネルを掘
削していく。

【０００６】そして、岩盤掘削によって生じたずりはチ
ャンバ内に取り込まれ、ベルトコンベヤによって外部に
排出される。また、岩盤を掘削してトンネルを掘削形成
していく過程で、この掘削形成されたトンネルの壁面が
安定している場合は支保は不要であるが、若干不安定で
ある場合には、エレクタ装置によってリング状に形成し
たＨ形鋼や木製の板等を支保として用い、壁面から岩片
が剥がれ落ちないようにトンネルを保護する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のトンネ
ルボーリングマシンにあっては、リヤグリッパのグリッ
パシューを既設トンネルの内壁面に圧接して後胴を位置
保持した状態で、スラストジャッキを伸長し、前胴と共
に回転駆動するカッタヘッドを前進させて前方の岩盤を
掘削している。即ち、カッタヘッドの岩盤掘削によって
発生する掘削反力はリヤグリッパによる既設トンネルの
内壁面への圧接力によって受け止められており、カッタ
ヘッドが充分な掘進力を得るためにはリヤグリッパによ
る大きな圧接力が必要となり、リヤグリッパのグリッパ
シューは大きな圧接面積を有している。

【０００８】ところが、マシンの保守や運搬、組立及び
解体などを考慮すると、マシン自体は大きさの制約を受
け、グリッパシューは大きな圧接面積を確保することが
できず、その分、圧接力を増大させることで対応せざる
を得ない。しかし、グリッパシューによる既設トンネル
の内壁面への圧接力を大きくすると、軟弱な崩壊性地盤
を掘削するときに周辺地盤が崩壊を誘発したり、グリッ
パシューが軟弱地盤に食い込んでストロークが不足し、
充分な位置保持が得られないことがある。

【０００９】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、装置の小型軽量化を図ると共に掘削作業の信頼
性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。

【００１０】

【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、筒状の胴体
と、該胴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、前記胴体の後方に配設された推進支持部と、前記
胴体と該推進支持部との間に架設された胴体推進ジャッ
キと、前記胴体から掘進方向後方に延設された支持フレ
ームと、該支持フレームの後端部に装着された該支持フ
レームを水平状態に支持する第１支持ジャッキと、前記
支持フレームの後部に掘進方向前後に相対移動自在に装
着された伸縮フレームと、該伸縮フレームの後端部に装
着された該伸縮フレームを介して前記支持フレームを水
平状態に支持する第２支持ジャッキと、既設トンネルの
内壁面に圧接して前記推進支持部を位置保持することで
掘削反力を受け止める可動式反力受け手段とを具えたこ
とを特徴とするものである。

【００１１】また、請求項２の発明のトンネル掘削機で
は、前記支持フレームは、前端部が前記胴体の後部に回
動自在に連結したことを特徴としている。

【００１２】また、請求項３の発明のトンネル掘削機で
は、前記可動式反力受け手段は、既設トンネルの内壁面
に圧接可能な複数のグリッパと、該複数のグリッパを互
いに連結する移動ジャッキとを有することを特徴として
いる。

【００１３】また、請求項４の発明のトンネル掘削機で
は、前記可動式反力受け手段は、１本のグリッパジャッ
キによって２つのグリッパシューを移動して既設トンネ
ルの内壁面に圧接可能であることを特徴としている。

【００１４】また、請求項５の発明のトンネル掘削機で
は、前記推進支持部は上部及び下部が切欠かれた蝶型形
状をなし、前記胴体推進ジャッキが左右に配設されたこ
とを特徴としている。

【００１５】また、請求項６の発明のトンネル掘削機で
は、前記カッタヘッドによって掘削された土砂を外部に
排出するコンベヤを、前記推進支持部及び前記可動式反
力受け手段の上方に配設したことを特徴としている。

【００１６】また、請求項７の発明のトンネル掘削機で
は、前記支持フレーム及び前記伸縮フレームを筒形状と
し、前記カッタヘッドによって掘削された土砂を外部に
排出するコンベヤを該支持フレーム及び伸縮フレームの
内部に配設し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
ル掘削機としてのトンネルボーリングマシンの概略側
面、図２に図１のII−II断面、図３に図１のIII−III断
面、図４に図１のIV−IV断面、図５及び図６に本実施形
態のトンネルボーリングマシンによる掘削手順を表す概
略を示す。

【００１９】本実施形態のトンネルボーリングマシン
（以下、ＴＢＭと称する。）１０において、図１及び図
２に示すように、円筒形状をなす胴体１１の前部には軸
受１２によってカッタヘッド１３が回転自在に装着され
ている。このカッタヘッド１３は前面部に岩盤をせん断
破壊するローラカッタ１４が多数枢着されると共に、破
砕した岩片や土砂などのずりを取り込む開口１５が形成
されている。そして、カッタヘッド１３の後部には内歯
を有するリングギア１６が一体に固定される一方、胴体
１１には電動式あるいは油圧式のカッタ旋回モータ１７
が固定されており、このカッタ旋回モータ１７の駆動ギ
ヤ１８がリングギヤ１６に噛み合っている。

【００２０】従って、カッタ旋回モータ１７を駆動して
駆動ギヤ１８を回転駆動すると、この駆動ギヤ１８が噛
み合うリングギヤ１６が回転し、リングギヤ１６と一体
のカッタヘッド１３を旋回し、ローラカッタ１４が岩盤
をせん断破壊して掘削し、発生したずりを開口１５から
胴体１１の内部に取り込むことができる。

【００２１】また、図１及び図３に示すように、胴体１
１の後方には推進支持部としてのプレスリング１９が設
けられており、胴体１１とこのプレスリング１９との間
には胴体推進ジャッキとしての複数本（ここでは８本）
のスラストジャッキ２０が架設されている。この場合、
プレスリング１９は上部及び下部が切欠かれた蝶型形状
をなし、各スラストジャッキ２０はこのプレスリング１
９の左右両側に連結されている。このスラストジャッキ
２０は油圧の給排によって伸縮作動するものであって、
スラストジャッキ２０の一端部は胴体１１に軸受２１に
よって回動自在に支持され、他端部はプレスリング１９
に軸受２２によって揺動自在に支持されている。そし
て、このスラストジャッキ２０はそれぞれ隣り合って配
設された関係が、例えば、互いに隣接する一方のスライ
ドジャッキ２０がカッタヘッド１３の周方向一方に傾斜
し、他方のスラストジャッキが周方向他方に傾斜して全
体としてトラス状に配設されることでパラレルリンク機
構２３を構成している。

【００２２】従って、このパラレルリンク機構２３にお
いて、各スラストジャッキ２０の駆動ロッドを伸縮する
ことで、胴体１１とプレスリング１９との相対位置を変
更することができる。また、パラレルリンク機構２３に
おいて、各スラストジャッキ２０の各作動ストロークを
変えることで、カッタヘッド１３を有する胴体１１をプ
レスリング１９に対して屈曲させ、その掘進方向を変更
することができる。

【００２３】また、胴体１１にはフロントグリッパ２４
が複数個装着されており、掘削中に図示しないジャッキ
によって胴体１１内に収納することで、胴体１１を移動
自在としてカッタヘッド１３を前方の岩盤に押し付ける
ことができる。一方、盛り替え作業のときには、ジャッ
キによって全てのフロントグリッパ２４を張り出すこと
で、胴体１１を岩盤に対して固定することができる。

【００２４】一方、図１、図３、図４に示すように、胴
体１１の後端下部に固定された左右一対の取付台２５に
は、掘進方向前後に延設された支持フレーム２６の前端
部が連結軸２７によって上下に回動自在に連結されてい
る。この支持フレーム２６は四角筒形状をなし、後端部
の両側にこの支持フレーム２６を水平状態に支持する左
右一対の第１支持ジャッキ２８が連結され、各第１支持
ジャッキ２８の駆動ロッドの先端部には既設トンネルの
内壁面に載置される支持シュー２９が取付けられてい
る。また、この支持フレーム２６の後部には内部に掘進
方向前後に延設された伸縮フレーム３０が相対移動自在
に支持されている。この伸縮フレーム３０は支持フレー
ム２６より小さい四角筒形状をなし、後端部にこの伸縮
フレーム３０を介して支持フレーム２６を水平状態に支
持する左右一対の第２支持ジャッキ３１が連結され、各
第２支持ジャッキ３１の駆動ロッドの先端部には既設ト
ンネルの内壁面に載置される支持シュー３２が取付けら
れている。そして、支持フレーム２６と伸縮フレーム３
０との間には伸縮ジャッキ３３が架設されている。

【００２５】従って、支持フレーム２６の第１支持ジャ
ッキ２８を伸長して既設トンネルの内壁面に支持シュー
２９を設置する一方、伸縮フレーム３０の第２支持ジャ
ッキ３１を収縮して既設トンネルの内壁面から支持シュ
ー３２を持ち上げた状態で、伸縮ジャッキ３３を収縮す
ることで、支持フレーム２６に対して伸縮フレーム３０
を引き寄せることができる。また、第１支持ジャッキ２
８を収縮して既設トンネルの内壁面から支持シュー２９
を持ち上げる一方、第２支持ジャッキ３１を伸長して既
設トンネルの内壁面に支持シュー３２を設置した状態
で、伸縮ジャッキ３３を伸長することで、伸縮フレーム
３０に対して支持フレーム２６を胴体１１と共に前方に
移動させることができる。

【００２６】そして、プレスリング１９の後方には胴体
１１とは別体に独立して可動することができる可動式反
力受け装置３４が支持フレーム２６に沿って配設されて
いる。この可動式反力受け装置３４は、ほぼ同様の構成
をなす四組のリヤグリッパ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３
４ｄで構成されている。そして、プレスリング１９と各
リヤグリッパ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄとの間に
はそれぞれ図示しない移動ジャッキが架設されており、
この移動ジャッキを伸縮することで、プレスリング１９
に対して各リヤグリッパ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４
ｄが接近離反することができると共に、各リヤグリッパ
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄが互いに接近離反する
ことができる。

【００２７】即ち、各リヤグリッパ３４ａ，３４ｂ，３
４ｃ，３４ｄにおいて、支持フレーム２６の外側には枠
状をなすグリッパ受けフレーム３５ａ，３５ｂ，３５
ｃ，３５ｄが前後移動自在に嵌合し、このグリッパ受け
フレーム３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄの上方にはグ
リッパ箱３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄがそれぞれ位
置し、グリッパ受けフレーム３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，
３５ｄとグリッパ箱３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄと
の間にはその両側に位置して押上ジャッキ３７ａ，３７
ｂ，３７ｃ，３７ｄがそれぞれ架設されている。そし
て、このグリッパ箱３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ内
にはグリッパジャッキ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ
が配設され、このグリッパジャッキ３８ａ，３８ｂ，３
８ｃ，３８ｄには左右一対のグリッパシュー３９ａ，３
９ｂ，３９ｃ，３９ｄがそれぞれ揺動自在に連結されて
いる。

【００２８】なお、グリッパジャッキ３８ａ，３８ｂ，
３８ｃ，３８ｄは、図３に示すように、内部に２つのピ
ストンＰ１，Ｐ２が移動自在に嵌合し、各ピストンＰ
１，Ｐ２にロッドＬ１，Ｌ２が連結され、このロッドＬ
１，Ｌ２の先端部に各グリッパシューが連結されてお
り、油圧の給排によって左右のグリッパシューを同期し
て移動することができる。

【００２９】従って、各グリッパジャッキ３８ａ，３８
ｂ，３８ｃ，３８ｄを伸長させることで、各グリッパシ
ュー３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄが左右に移動し、
このグリッパシュー３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄを
既設トンネルの内壁面に圧接することができる。この場
合、グリッパジャッキ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ
が中央部に１本配設されることで、作動ストロークを大
きくとることができる。また、各グリッパシュー３９
ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄが既設トンネルの内壁面に
圧接するとき、事前に各押上ジャッキ３７ａ，３７ｂ，
３７ｃ，３７ｄを伸長することで、グリッパ受けフレー
ム３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄに対してグリッパ箱
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄを上方に移動して両者
の間に所定の隙間を設けておく。これによってグリッパ
シュー３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄの圧接状態によ
る各グリッパ箱３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄの上下
動をこの隙間で吸収することができる。

【００３０】また、プレスリング１９の後面には左右一
対の回転止め用溝４０が形成される一方、先頭のリヤグ
リッパ３４ａの各グリッパシュー３９ａの前面にはこの
回転止め用溝４０に挿入して両者の相対回転を阻止する
回転止め用突起４１が形成されている。この回転止め用
溝４０は回転止め用突起４１に対して若干大きく形成さ
れており、プレスリング１９にリヤグリッパ３４ａが接
近したときに容易に挿入できるようになっている。そし
て、プレスリング１９にはこの各回転止め用溝４０の上
方に位置してプレスジャッキ４２が装着され、このプレ
スジャッキ４２の駆動ロッドの先端部には、回転止め用
溝４０に遊嵌した回転止め用突起４１を押え付ける押圧
部材４３が取付けられている。従って、掘削作業中、プ
レスリング１９の各回転止め用溝４０にリヤグリッパ３
４ａの回転止め用突起４１が遊嵌し、且つ、プレスジャ
ッキ４２を伸長して押圧部材４３によって回転止め用突
起４１を押え付けることで、プレスリング１９に対して
リヤグリッパ３４ａが一体となり、カッタヘッド１３か
ら胴体１１に作用する回転トルクによるプレスリング１
９の回転を受け止めることができる。

【００３１】更に、カッタヘッド１３と胴体１１で形成
されるチャンバ室４４にはローラカッタ１４が破砕した
ずりを集積するホッパ４５が固定されている。そして、
掘削したずりを搬出するベルトコンベヤ４６は、プレス
リング１９及び可動式反力受け装置３４（リヤグリッパ
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ）の上方に配設されて
おり、このベルトコンベヤ４６の前端部がホッパ４５の
下部に連結され、後端部はトンネル後方に延設されてい
る。

【００３２】なお、本実施形態のＴＢＭ１０には、図示
しないが、既設トンネルの内壁面に組み付ける支保の搬
入装置、搬入した支保を仮組みするエレクタ装置、仮組
みされた支保を既設トンネルの内壁面に圧接する支保拡
張装置が搭載されている。

【００３３】ここで、本実施形態のＴＢＭ１０を用いた
掘削作業について説明する。

【００３４】ＴＢＭ１０によって地盤を掘削する場合、
図１及び図５(ａ)に示すように、可動式反力受け装置３
４のリヤグリッパ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄに
て、グリッパジャッキ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ
を伸長して各グリッパシュー３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，
３９ｄを既設トンネルの内壁面に圧接して位置保持す
る。これと同時に第１支持ジャッキ２８を収縮して既設
トンネルの内壁面から支持シュー２９を持ち上げる一
方、第２支持ジャッキ３１を伸長して既設トンネルの内
壁面に支持シュー３２を設置し、伸縮ジャッキ３３をフ
リー状態とする。この状態で、カッタ旋回モータ１７に
よってカッタヘッド１３を回転駆動しながら、パラレル
リンク機構２３の各スラストジャッキ２０を伸長する。
すると、プレスリング１９はリヤグリッパ３４ａ，３４
ｂ，３４ｃ，３４ｄを介して掘削反力を受け止め、図５
(ｂ)に示すように、胴体１１が前進してカッタヘッド１
３の各ローラカッタ１４が前方の地盤を破砕する。この
ようにカッタヘッド１３の掘削反力はプレスリング１９
を介して可動式反力受け装置３４に受け止められること
になり、胴体１１が前進してカッタヘッド１３は確実に
地盤を掘削できる。

【００３５】そして、各スラストジャッキ２０が所定の
ストローク伸長してカッタヘッド１３が所定長さトンネ
ルを掘削すると、第１支持ジャッキ２８を伸長して既設
トンネルの内壁面に支持シュー２９を設置する一方、伸
縮フレーム３０の第２支持ジャッキ３１を収縮して既設
トンネルの内壁面から支持シュー３２を持ち上げる。こ
れと同時にフロントグリッパ２４をジャッキによって外
方に張り出すことで、胴体１１を岩盤に対して固定する
一方、リヤグリッパ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの
グリッパジャッキ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄを収
縮して各グリッパシュー３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９
ｄを既設トンネルの内壁面から離間して位置保持を解除
する。この状態で、図５(ｃ)に示すように、各スラスト
ジャッキ２０を収縮して胴体１１に対してプレスリング
１９及びリヤグリッパ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ
を前方に引き寄せると共に、伸縮ジャッキ３３を収縮し
た支持フレーム２６に対して伸縮フレーム３０を引き寄
せる。このとき、各リヤグリッパ３４ａ，３４ｂ，３４
ｃ，３４ｄは移動ジャッキでプレスリング１９に連結さ
れており、このプレスリング１９と共に引き寄せられ
る。

【００３６】次に掘削する場合、前述と同様に、リヤグ
リッパ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを既設トンネル
の内壁面に位置保持する一方、フロントグリッパ２４に
よる胴体１１の位置保持を解除し、また、第１支持ジャ
ッキ２８によって支持シュー２９を持ち上げる一方、第
２支持ジャッキ３１によって既設トンネルの内壁面に支
持シュー３２を設置する。この状態で、カッタヘッド１
３を回転駆動しながらスラストジャッキ２０を伸長する
ことで、プレスリング１９がリヤグリッパ３４ａ，３４
ｂ，３４ｃ，３４ｄを介して掘削反力を受け止め、胴体
１１が前進してカッタヘッド１３が前方の地盤を破砕す
る。この繰り返しによってトンネル掘削作業が連続して
行われる。

【００３７】また、可動式反力受け装置３４は掘削地盤
に応じてその駆動方法が異なる。即ち、図６(ａ)に示す
ように、掘削地盤が健岩である場合には、グリッパシュ
ーによる既設トンネルの内壁面へのグリップ力が大きく
とれるため、先頭のリヤグリッパ３４ａだけを機能させ
て掘削反力を受け止める。一方、図６(ｂ)に示すよう
に、掘削地盤が軟弱な不良地盤である場合には、グリッ
パシューによる既設トンネルの内壁面へのグリップ力を
大きくとれないため、全てのリヤグリッパ３４ａ，３４
ｂ，３４ｃ，３４ｄを機能させて掘削反力を受け止め
る。

【００３８】なお、本実施形態では、掘削作業中に、搬
入装置によって既設トンネル内に支保が搬入されてお
り、エレクタ装置はこの支保をリング状に仮組みし、支
保拡張装置によって掘削終了と同時にこの仮組支保を既
設トンネルの内壁面に圧接して組み立てている。

【００３９】このように本実施形態のＴＢＭ１０にあっ
ては、胴体１１の後部に支持フレーム２６の前端部を回
動自在に連結して後端部に第１支持ジャッキ２８を装着
し、この支持フレーム２６の後部に伸縮フレーム３０を
相対移動自在に連結して後端部に第２支持ジャッキ３１
を装着し、支持フレーム２６と伸縮フレーム３０との間
に伸縮ジャッキ３３を架設している。従って、可動式反
力受け装置３４の作動時や移動時に第１支持ジャッキ２
８あるいは第２支持ジャッキ３１が支持フレーム２６を
水平に維持することで、この可動式反力受け装置３４を
常時安定して支持することができ、掘削作業を安定して
行うことができる。また、プレスリング１９を蝶型形状
とし、左右両側にパラレルリンク機構２３を配設してい
るため、パラレルリンク機構２３、プレスリング１９、
可動式反力受け装置３４の上方に空間部が形成されるこ
ととなり、後方から胴体１１内へのアクセス性が良く、
ここにベルトコンベヤ４６が配設されることで、このベ
ルトコンベヤ４６の保守点検作業が容易となる。

【００４０】図７に本発明の第２実施形態に係わるトン
ネル掘削機としてのトンネルボーリングマシンの概略側
面、図８に図７のVIII−VIII断面を示す。なお、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。

【００４１】本実施形態のＴＢＭ１０ａにおいて、図７
及び図８に示すように、胴体１１の前部にはカッタヘッ
ド１３が回転自在に装着され、カッタ旋回モータ１７に
よって回転駆動可能となっている。そして、胴体１１と
プレスリング１９との間には複数のスラストジャッキ２
０からなるパラレルリンク機構２３が架設されている。
また、胴体１１にはフロントグリッパ２４が装着される
一方、前端部が胴体１１の後端下部に回動自在に連結さ
れた支持フレーム２６には四組のリヤグリッパ３４ａ，
３４ｂ，３４ｃ，３４ｄで構成される可動式反力受け装
置３４が配設されている。そして、この支持フレーム２
６の後端部には第１支持ジャッキ２８が連結されると共
に、支持フレーム２６の後部に相対移動自在に支持され
た伸縮フレーム３０には第２支持ジャッキ３１が連結さ
れ、支持フレーム２６と伸縮フレーム３０との間には伸
縮ジャッキ３３が架設されている。

【００４２】そして、本実施形態では、掘削したずりを
搬出するベルトコンベヤ４６が、支持フレーム２６及び
伸縮フレーム３０内に配設され、ベルトコンベヤ４６の
前端部がホッパ４５の下部に連結され、後端部はトンネ
ル後方に延設されている。

【００４３】このように本実施形態のＴＢＭ１０ａにあ
っては、ベルトコンベヤ４６を支持フレーム２６及び伸
縮フレーム３０内に配設したことで、このベルトコンベ
ヤ４６が作業者の邪魔になることなく、パラレルリンク
機構２３、プレスリング１９、可動式反力受け装置３４
の上方に形成された空間部をより有効的に利用し、後方
から胴体１１内へのアクセス性が更に良くなる。

【００４４】図９に本発明の第３実施形態に係わるトン
ネル掘削機としてのトンネルボーリングマシンの概略側
面、図１０に図９のＸ−Ｘ断面を示す。なお、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。

【００４５】本実施形態のＴＢＭ１０ｂにおいて、図９
及び図１０に示すように、円筒形状をなす胴体１１の前
部には軸受１２によってローラカッタ１４及び開口１５
を有するカッタヘッド１３が回転自在に装着されてお
り、後部にリングギア１６が固定され、胴体１１に固定
されたカッタ旋回モータ１７の駆動ギヤ１８がこのリン
グギヤ１６に噛み合っている。また、胴体１１とその後
方に設けられたプレスリング１９との間には複数のスラ
ストジャッキ２０からなるパラレルリンク機構２３が架
設されている。そして、胴体１１にフロントグリッパ２
４が複数個装着されている。

【００４６】一方、胴体１１の後端下部に固定された左
右一対の取付台２５には、既設トンネルのほぼ中心部に
て掘進方向前後に延設された支持フレーム２６の前端部
が連結軸２７によって上下に回動自在に連結されてい
る。この支持フレーム２６は四角筒形状をなし、後端部
の両側に第１支持ジャッキ２８が連結され、その先端部
には既設トンネルの内壁面に載置される支持シュー２９
が取付けられている。また、この支持フレーム２６の後
部には内部に掘進方向前後に延設された伸縮フレーム３
０が相対移動自在に支持されている。この伸縮フレーム
３０は支持フレーム２６より小さい四角筒形状をなし、
後端部の両側に第２支持ジャッキ３１が連結され、その
先端部には既設トンネルの内壁面に載置される支持シュ
ー３２が取付けられている。そして、支持フレーム２６
と伸縮フレーム３０との間には伸縮ジャッキ３３が架設
されている。

【００４７】そして、プレスリング１９に後方には胴体
１１とは別体に独立して可動することができる可動式反
力受け装置５１が支持フレーム２６に沿って配設されて
いる。この可動式反力受け装置５１は、ほぼ同様の構成
をなす四組のリヤグリッパ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５
１ｄで構成されている。そして、プレスリング１９と各
リヤグリッパ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄとの間に
はそれぞれ図示しない移動ジャッキが架設されており、
この移動ジャッキを伸縮することで、プレスリング１９
に対して各リヤグリッパ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１
ｄが接近離反することができると共に、各リヤグリッパ
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄが互いに接近離反する
ことができる。

【００４８】即ち、各リヤグリッパ５１ａ，５１ｂ，５
１ｃ，５１ｄにおいて、支持フレーム２６の外側には枠
状をなすグリッパ受けフレーム５２ａ，５２ｂ，５２
ｃ，５２ｄが前後移動自在に嵌合し、このグリッパ受け
フレーム５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを取り囲むよ
うにグリッパ箱５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄがそれ
ぞれ位置し、グリッパ受けフレーム５２ａ，５２ｂ，５
２ｃ，５２ｄとグリッパ箱５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５
３ｄとの間にはその両側に位置して押上ジャッキ５４
ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄがそれぞれ架設されてい
る。そして、このグリッパ箱５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，
５３ｄ内には支持フレーム２６の上下に位置してグリッ
パジャッキ５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄが配設さ
れ、このグリッパジャッキ５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５
５ｄには左右一対のグリッパシュー５６ａ，５６ｂ，５
６ｃ，５６ｄがそれぞれ揺動自在に連結されている。

【００４９】また、プレスリング１９の後面には回転止
め用溝４０が形成される一方、先頭のリヤグリッパ５１
ａの各グリッパシュー５６ａの前面にはこの回転止め用
溝４０に挿入して両者の相対回転を阻止する回転止め用
突起４１が形成されている。そして、プレスリング１９
にはプレスジャッキ４２が装着され、このプレスジャッ
キ４２の駆動ロッドの先端部には、回転止め用溝４０に
遊嵌した回転止め用突起４１を押え付ける押圧部材４３
が取付けられている。

【００５０】更に、カッタヘッド１３と胴体１１で形成
されるチャンバ室４４にはローラカッタ１４が破砕した
ずりを集積するホッパ４５が固定されている。そして、
掘削したずりを搬出するベルトコンベヤ４６は、支持フ
レーム２６及び伸縮フレーム３０内に配設されており、
このベルトコンベヤ４６の前端部がホッパ４５の下部に
連結され、後端部はトンネル後方に延設されている。

【００５１】このように本実施形態のＴＢＭ１０ｂにあ
っては、胴体１１の後部に既設トンネルのほぼ中心部に
位置する支持フレーム２６の前端部を回動自在に連結し
て後端部に第１支持ジャッキ２８を装着し、この支持フ
レーム２６の後部に伸縮フレーム３０を相対移動自在に
連結して後端部に第２支持ジャッキ３１を装着し、支持
フレーム２６と伸縮フレーム３０との間に伸縮ジャッキ
３３を架設している。従って、第１支持ジャッキ２８あ
るいは第２支持ジャッキ３１が支持フレーム２６を水平
に維持することで、可動式反力受け装置５１を常時安定
して支持することができ、掘削作業を安定して行うこと
ができる。また、プレスリング１９を蝶型形状とし、左
右両側にパラレルリンク機構２３を配設すると共に、支
持フレーム２６及び伸縮フレーム３０内にベルトコンベ
ヤ４６を配設しているため、パラレルリンク機構２３、
プレスリング１９、可動式反力受け装置５１の上方に空
間部が形成されることとなり、後方から胴体１１内への
アクセス性が良く、作業者による各種の作業が容易とな
る。

【００５２】なお、上述した第２、第３実施形態のＴＢ
Ｍ１０ａ，１０ｂにおいて、掘削時の動作について説明
を省略したが、この掘削動作は第１実施形態のＴＢＭ１
０と同様である。

【００５３】

【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の発明のトンネル掘削機によれば、筒状
の胴体の前部にカッタヘッド駆動手段によりカッタヘッ
ドを駆動回転可能に装着し、胴体とこの胴体の後方に配
設された推進支持部との間に胴体推進ジャッキを架設
し、胴体から掘進方向後方に延設された支持フレームの
後端部にこの支持フレームを水平状態に支持する第１支
持ジャッキを装着すると共に、この支持フレームの後部
に掘進方向前後に相対移動自在に装着された伸縮フレー
ムの後端部にこの伸縮フレームを介して支持フレームを
水平状態に支持する第２支持ジャッキを装着し、既設ト
ンネルの内壁面に圧接して推進支持部を位置保持するこ
とで掘削反力を受け止める可動式反力受け手段を設けた
ので、掘進機構を有する胴体と掘削反力を受け持つ反力
受け手段とを別々に構成することで、胴体の小型軽量化
を可能とすることができると共に、第１、第２支持ジャ
ッキ３１のいずれかが支持フレームを水平に維持するこ
とで、可動式反力受け手段を常時安定して支持すること
ができ、掘削作業を安定して行って信頼性の向上を図る
ことができる。

【００５４】また、請求項２の発明のトンネル掘削機に
よれば、支持フレームの前端部を胴体の後部に回動自在
に連結したので、第１、第２支持ジャッキを伸縮させて
支持フレームを上下に回動させることで、この支持フレ
ームの水平度を容易に調整することができる。

【００５５】また、請求項３の発明のトンネル掘削機に
よれば、可動式反力受け手段を、既設トンネルの内壁面
に圧接可能な複数のグリッパと、この複数のグリッパを
互いに連結する移動ジャッキとで構成したので、掘削地
盤の種類に応じて機能させるグリッパの数を設定するこ
とで、多種の地盤への対応が可能となると共に、不要な
ジャッキを使用しないことで制御の容易化を図ることが
できる。

【００５６】また、請求項４の発明のトンネル掘削機に
よれば、可動式反力受け手段を、１本のグリッパジャッ
キによって２つのグリッパシューを移動して既設トンネ
ルの内壁面に圧接可能としたので、グリッパジャッキを
既設トンネルの中央部に配設することで、作動ストロー
クを大きくとることができ、既設トンネルの内壁面に対
するグリッパシューの圧接及び離脱を確実に行うことが
できる。

【００５７】また、請求項５の発明のトンネル掘削機に
よれば、推進支持部を上部及び下部が切欠かれた蝶型形
状とし、胴体推進ジャッキを左右に配設したので、胴体
推進ジャッキ、推進支持部、可動式反力受け手段の上方
に空間部が形成されることとなり、後方から胴体内への
アクセス性が良くなり、作業者による各種作業の作業性
を向上することができる。

【００５８】また、請求項６の発明のトンネル掘削機に
よれば、カッタヘッドによって掘削された土砂を外部に
排出するコンベヤを、推進支持部及び可動式反力受け手
段の上方に配設したので、胴体内でコンベヤが露出する
こととなり、保守点検作業を容易とすることができる。

【００５９】また、請求項７の発明のトンネル掘削機に
よれば、支持フレーム及び伸縮フレームを筒形状とし、
カッタヘッドによって掘削された土砂を外部に排出する
コンベヤをこの支持フレーム及び伸縮フレームの内部に
配設したので、コンベヤの配設スペースを別途設ける必
要がなくなって胴体内を有効的に利用することができ
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と
してのトンネルボーリングマシンの概略側面図である。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】図１のIII−III断面図である。

【図４】図１のIV−IV断面図である。

【図５】本実施形態のトンネルボーリングマシンによる
掘削手順を表す概略図である。

【図６】本実施形態のトンネルボーリングマシンによる
掘削手順を表す概略図である。

【図７】本発明の第２実施形態に係わるトンネル掘削機
としてのトンネルボーリングマシンの概略側面図であ
る。

【図８】図７のVIII−VIII断面図である。

【図９】本発明の第３実施形態に係わるトンネル掘削機
としてのトンネルボーリングマシンの概略側面図であ
る。

【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図である。

【符号の説明】

１０，１０ａ，１０ｂ トンネルボーリングマシン（Ｔ
ＢＭ） １１ 胴体 １３ カッタヘッド １７ カッタ旋回モータ（カッタヘッド駆動手段） １９ プレスリング（推進支持部） ２０ スラストジャッキ ２３ パラレルリンク機構（胴体推進ジャッキ） ２４ フロントグリッパ ２６ 支持フレーム ２８ 第１支持ジャッキ ３０ 伸縮フレーム ３１ 第２支持ジャッキ ３３ 伸縮ジャッキ ３４，５１ 可動式反力受け装置 ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，５１ａ，５１ｂ，５
１ｃ，５１ｄ リヤグリッパ ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，５２ａ，５２ｂ，５
２ｃ，５２ｄ グリッパ受けフレーム ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，５４ａ，５４ｂ，５
４ｃ，５４ｄ 押上ジャッキ ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ，５５ａ，５５ｂ，５
５ｃ，５５ｄ グリッパジャッキ ４０ 回転止め用溝 ４１ 回転止め用突起 ４２ プレスジャッキ ４３ 押圧部材 ４６ ベルトコンベヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 拓志 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 岡本 和之 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） 2D054 AC20 AD02 DA01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の胴体と、該胴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、前記胴体の後方に配設
   された推進支持部と、前記胴体と該推進支持部との間に
   架設された胴体推進ジャッキと、前記胴体から掘進方向
   後方に延設された支持フレームと、該支持フレームの後
   端部に装着された該支持フレームを水平状態に支持する
   第１支持ジャッキと、前記支持フレームの後部に掘進方
   向前後に相対移動自在に装着された伸縮フレームと、該
   伸縮フレームの後端部に装着された該伸縮フレームを介
   して前記支持フレームを水平状態に支持する第２支持ジ
   ャッキと、既設トンネルの内壁面に圧接して前記推進支
   持部を位置保持することで掘削反力を受け止める可動式
   反力受け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、前記支持フレームは、前端部が前記胴体の後部に回
   動自在に連結した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、前記可動式反力受け手段は、既設トンネルの内壁面
   に圧接可能な複数のグリッパと、該複数のグリッパを互
   いに連結する移動ジャッキとを有す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、前記可動式反力受け手段は、１本のグリッパジャッ
   キによって２つのグリッパシューを移動して既設トンネ
   ルの内壁面に圧接可能である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、前記推進支持部は上部及び下部が切欠かれた蝶型形
   状をなし、前記胴体推進ジャッキが左右に配設されたこ
   とを特徴とするトンネル掘削機。
6. 【請求項６】 請求項５記載のトンネル掘削機におい
   て、前記カッタヘッドによって掘削された土砂を外部に
   排出するコンベヤを、前記推進支持部及び前記可動式反
   力受け手段の上方に配設したことを特徴とするトンネル
   掘削機。
7. 【請求項７】 請求項１記載のトンネル掘削機におい
   て、前記支持フレーム及び前記伸縮フレームを筒形状と
   し、前記カッタヘッドによって掘削された土砂を外部に
   排出するコンベヤを該支持フレーム及び伸縮フレームの
   内部に配設したことを特徴とするトンネル掘削機。