JP2001323782A - トンネル掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 支保工の作業が掘進を停止することなく効率
的かつ安全に行えるトンネル掘削機を提供する。 【解決手段】 方向修正ジャッキ８で傾動可能に接続さ
れた前胴１ａ及び中胴１ｂと、中胴１ｂと前後方向に摺
動可能にかつ傾動可能に接続された後胴１ｄと、中胴１
ｂ及び後胴１ｄに連結されたスライドジャッキ１２と、
前胴１ａを地下坑壁に固定できるフロントグリッパ１３
と、後胴１ｄを地下坑壁に固定できるリヤグリッパ１１
とを備え、後胴１ｄと前胴１ａ及び中胴１ｂとで尺取り
運動をさせて前進させながら後胴１ｄの後方の地下坑に
支保工を実施するトンネル掘削機において、支保工実施
時に地下坑天井部からの崩落土砂から作業員を防護でき
るガイドプレート３０を後胴１ｄの上半部側に前後に摺
動できるように設置し、このガイドプレート３０をシー
ルドジャッキ１４で前後に摺動させ得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、掘削機本体が少な
くとも前胴及び後胴を有する複数の胴部で構成され、後
胴と後胴の前方側の胴部とで尺取り運動をさせることに
より後胴の前方側の胴部を推進して地下坑を掘削すると
ともに、後胴後方の地下坑に対して支保工を実施するト
ンネル掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地下坑を掘削するトンネル掘削機
として、前部にカッタを設けた前胴及び前後に摺動でき
るように接続された後胴とを少なくとも有する複数の胴
部で構成された掘削機本体と、後胴及び後胴の前方側の
胴部に連結されたスライドジャッキと、後胴の前方側の
胴部（例えば前胴）を地下坑壁に固定できるフロントグ
リッパと、後胴を地下坑壁に固定できるリヤグリッパと
を備えたトンネル掘削機が使用されていた。このトンネ
ル掘削機は、後胴及び後胴の前方側の胴部をそれぞれリ
ヤグリッパ及びフロントグリッパとで交互に固定しなが
らスライドジャッキを伸縮して後胴と後胴の前方側の胴
部とで尺取り運動をさせる。そして、後胴をリヤグリッ
パで固定してスライドジャッキを伸ばす過程で、リヤグ
リッパで反力をとりながら後胴の前方側の胴部をスライ
ドジャッキで推進する。

【０００３】この種のトンネル掘削機は、主として硬質
地山を掘削するため、掘削した後胴後方の地下坑に支保
工を実施しないことも多いが、地山の崩落する危険性が
あるときには支保工を実施し、地山が軟弱地盤のときに
は、シールド掘進機と同様、セグメントで覆工すること
もある。本発明は、こうしたトンネル掘削機で支保工を
実施するときに生じる問題を解決しようとするものであ
る。

【０００４】そこで、図７及び図８を用いてこうしたト
ンネル掘削機に関する技術内容の概要及び問題点を説明
する。図７は、従来のトンネル掘削機の要部の縦断面
図、図８は、従来のトンネル掘削機の問題点を説明する
ための図７と同様の図である。なお、トンネル掘削機に
関する技術内容の詳細は、「発明の実施の形態」の項で
改めて説明する。

【０００５】これらの図において、１は複数の胴部で構
成されトンネル掘削機の胴体をなす掘削機本体、１ｄは
その複数の胴部中の隣接する胴部と摺動できるように接
続され掘削機本体１の最後部を構成する後胴、１１は後
胴１ｄに設置され地下坑壁に押し付けることにより後胴
１ｄを固定するリヤグリッパ、１４は地下坑をセグメン
トで覆工したときにセグメントで反力をとって掘削機本
体１を推進できるようにするためのシールドジャッキ、
１４ａはこのシールドジャッキ１４のスプレッダであ
る。なお、図７及び図８には、地下坑をセグメントで覆
工しないケースを図示している。

【０００６】図に表れていないが、掘削機本体１は、後
胴１ｄのほか、この後胴１ｄと隣接する端部同士を嵌合
して後胴１ｄを摺動できるように接続した中胴と、この
中胴と隣接する端部同士を嵌合して接続し前部にカッタ
を設けた前胴とを有する。掘削機本体１内には、中胴及
び後胴１ｄに連結されて伸縮し、伸長時に前胴及び中胴
を推進したり縮小時に後胴１ｄを前胴側に引き寄せたり
するスライドジャッキが設置されている。また、前胴に
は、前胴を地下坑壁に固定できるようにするためのリヤ
グリッパ１１と同様のフロントグリッパが設置されてい
る。これらの要素の具体的な技術内容は、後に詳述す
る。

【０００７】図７には、後胴１ｄを前胴側に引き寄せた
後、これにより生じた後胴１ｄの後方の空間に支保４０
ａ及び支保４０ｂを組み立てるとともに、支保４０ａと
支保４０ｂの間の上方に多数の矢板５０ａを取り付け、
支保４０ｂとその後方の支保の間の上方に多数の矢板５
０ｂを取り付けた状態を図示している。なお、支保４０
ａ，４０ｂは、周方向に分割構成されたリング状の鋼材
であり、矢板５０ａ，５０ｂは、特定幅の平板状の木材
である。前述したように、トンネル掘削機は、主として
硬質地山を掘削するため、掘削した後胴１ｄの後方の地
下坑に崩落防止手段を施さないことも多いが、掘進する
過程で、崩落する危険性のある地山に遭遇したときに
は、地下坑にこうした支保４０ａ，４０ｂを施し、更に
は、必要に応じて矢板５０ａ，５０ｂを施す。その場
合、矢板５０ａ，５０ｂを施す地下坑上部の施工領域
は、崩落の恐れのある地山の範囲に応じて適宜変更す
る。このように支保４０ａ，４０ｂや矢板５０ａ，５０
ｂを施す作業を支保工と称する。

【０００８】いま、この状態において、後胴１ｄをリヤ
グリッパ１１で地下坑壁に固定した後、スライドジャッ
キを伸ばすことにより前胴を推進しながらカッタで地山
を掘削すると、後胴の前方側の胴部すなわち前胴及び中
胴は前進する。次いで、前胴をフロントグリッパで地下
坑壁に固定してスライドジャッキを縮めると、後胴１ｄ
は前胴側に引き寄せられる。これらの結果、掘削機本体
１は、後胴１ｄと後胴１ｄの前方側の胴部とで尺取り運
動をして図８の矢印ａ方向に前進することとなり、図８
に示すように、先に組み立てられた前記支保４０ａと後
胴１ｄの間に地下坑壁の地山３が露出する。従来、この
地下坑壁をなす地山３に崩落の危険性がある場合には、
掘削機本体１を所定長推進して停止した後、直ちに支保
工を実施して地山３の崩落を防止していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、支保工
の作業は、トンネル掘進機の掘進を一時停止して行うた
め、その間、地下坑の掘削が中断されることとなり、そ
の分、作業効率が低下することとなる。一方、地下坑壁
をなす地山３が特に崩落しやすい地山である場合には、
図８に示すように、後胴１ｄの後方に地下坑壁が露出す
ると同時に地山３の崩落が発生して、崩落土砂３ａが矢
印ｂの方向に落下する。その結果、地下坑壁の上部に空
洞ができるとともに、地下坑の下部が崩落土砂３ａで埋
まるという事態が発生する。こうした事態が発生した場
合、従来は、地下坑壁の上部の空洞部を養生するととも
に、地下坑の下部に溜った崩落土砂３ａを搬出していた
ため、作業効率の一層の低下をもたらし、工期の遅れを
招く原因にもなっていた。また、地山３の崩落は、この
ように後胴１ｄの後方に地下坑壁が露出すると同時に発
生する恐れがあることに加え、その露出する地山３の状
態を事前に把握することも難しいため、支保工の作業に
は、多くの危険が伴った。

【００１０】本発明は、従来の技術にみられるこうした
問題を解消しようとするものであって、その技術課題
は、支保工の作業が掘進を停止することなく効率的かつ
安全に行えるトンネル掘削機を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のこうした技術課
題は、隣接する端部同士を接続した複数の胴部で構成さ
れ前部にカッタを設けた前胴及び隣接する胴部と前後に
摺動できるように接続された後胴を少なくとも有する掘
削機本体と、掘削機本体内に設置され後胴及び後胴の前
方側の胴部に連結された伸縮するスライドジャッキと、
後胴の前方側の胴部に設置されこの胴部を地下坑壁に固
定できる前方固定手段と、後胴に設置され後胴を地下坑
壁に固定できる後方固定手段とを備え、後胴後方の地下
坑に対して支保工を実施するトンネル掘削機において、
支保工実施時に地下坑天井部からの崩落土砂から作業員
を防護できるガイドプレートを後胴の上半部側に前後に
移動できるように設置し、このガイドプレートを前後に
移動するように駆動するガイドプレートの駆動手段を掘
削機本体に設けたことにより解決される。

【００１２】本発明は、こうした手段を採用しているの
で、後胴を後胴固定手段で地下坑壁に固定した後、スラ
イドジャッキを伸ばすことにより前胴を推進しながらカ
ッタで地山を掘削すると、後胴の前方側の胴部は前進し
て地下坑を掘削し、次いで、前胴を前胴固定手段で地下
坑壁に固定してスライドジャッキを縮めると、後胴は前
胴側に引き寄せられる。その場合、地下坑壁をなす地山
に崩落の危険性がある場合には、少なくとも後胴を前胴
側に引き寄せる以前にガイドプレートをガイドプレート
の駆動手段により後胴の後方に移動する。こうしてガイ
ドプレートを後胴の後方に突出させるとともに後胴と後
胴の前方側の胴部とで尺取り運動をさせて掘削機本体を
前進させると、後胴後方の地下坑壁の地山が露出する
が、この後胴後方の地下坑壁の天井部の地山が崩落しよ
うとしたときでも、崩落土砂をガイドプレートで受け止
めることができる。

【００１３】したがって、支保工を実施しようとすると
きに、作業員は、崩落土砂からガイドプレートで絶えず
防護されることとなるので、支保工の作業は、トンネル
掘進機の掘進を停止することなく適宜行うことができ、
効率的かつ安全に行うことができる。また、後胴後方の
地下坑が崩落土砂で埋まるようなこともなく、従来のよ
うに地下坑の下部に溜った崩落土砂を搬出する作業が必
要になることもないので、こうした崩落土砂の搬出作業
により作業効率が低下して工期の遅れを招くようなこと
もない。ガイドプレートの駆動手段による後胴後方への
ガイドプレートの移動は、トンネル掘進機の掘進に支障
が生じない限り、その掘進の開始前に事前に実施するよ
うにすることもできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明が実際上どのように
具体化されるのかを示す具体化例を図１乃至図５を用い
て説明することにより本発明の実施の形態を明らかにす
る。図１は、本発明の具体化例のトンネル掘進機を示す
縦断面図、図２は、図１のア部周辺の拡大詳細図、図３
は、図１のIII −III 線の断面図、図４は、図１のトン
ネル掘進機が掘進しているときの状態を示す要部の縦断
面図、図５は、図４のＶ−Ｖ線の断面図である。図１乃
至図５において図７及び図８と同一の符号を付けた部分
は、これらの図と同等の部分を表す。

【００１５】図１乃至図５において、１は前述の複数の
胴部で構成された掘削機本体、１ａは前部にカッタが設
けられ最前方の胴部をなす前胴、１ｂはこの前胴１ａと
隣接する端部同士を嵌合して互いに傾動できるように接
続した二重壁の中胴、１ｂ₁はこの中胴１ｂの外周側の
壁をなす外筒、１ｂ₂ は中胴１ｂの内周側の壁をなす内
筒、１ｃ₁ は中胴１ｂの前端部に設けられ前胴１ａの後
端部と傾動可能にシールした状態で嵌合する前部嵌合
部、１ｃ₂ は中胴１ｂの後端部に設けられ後胴１ｄの前
端部と傾動可能にシールした状態で嵌合する後部嵌合
部、１ｄは中胴１ｂと隣接する端部同士を嵌合して互い
に前後移動及び傾動可能に摺動し得るように接続され掘
削機本体１の最後方の胴部をなす後胴である。図に示す
例では、掘進方向の修正を行いやすくするため、掘削機
本体１を前胴１ａ、中胴１ｂ及び後胴１ｄの三つの胴部
で屈曲できるように構成しているが、前胴１ａと後胴１
ｄとを互いに摺動できるように接続して二つの胴部で構
成するようにしてもよい。

【００１６】２はトンネル掘進機のカッタをなすカッタ
ディスク、２ａはカッタ駆動装置４の回転力が伝達され
て旋回する旋回輪、４はカッタを回転駆動するためのカ
ッタ駆動装置、５はカッタディスク２で掘削した土砂を
排出するための排土管、６ａは前胴１ａ後端部に設けら
れ前部案内部材６ｂに案内される前部被案内部材、６ｂ
は中胴１ｂ前端部に設けられ前部被案内部材６ａを嵌入
して案内する一対の部材よりなる前部案内部材、７ａは
後胴１ｄ前端部に設けられ後部案内部材７ｂに案内され
る後部被案内部材、７ｂは中胴１ｂ後端部に設けられ後
部被案内部材７ａを嵌入して案内する一対の部材よりな
る後部案内部材、８は前胴１ａと中胴１ｂとに回動可能
にピンで連結されトンネル掘進機の掘進方向を修正する
方向修正ジャッキである。

【００１７】カッタディスク２は、旋回輪２ａの回転を
伝達する円筒状の支持部材により周辺が支持されてお
り、硬質地山の掘削に適するように多数のローラーカッ
タ２ｂを有する。前胴１ａと中胴１ｂとは、これらの周
方向に間隔を置いて設置された複数本の方向修正ジャッ
キ８で接続され、中胴１ｂと後胴１ｄとは、同様の態様
で設置された後に詳述するスライドジャッキ１２で接続
されている。前胴１ａと中胴１ｂとは、複数本の方向修
正ジャッキ８をストローク差を付けて駆動することによ
り、所望の角度だけ相対的に傾動させることができる。
その結果、前胴１ａを中胴１ｂに対して折り曲げるよう
に変位させることができる。

【００１８】１１は後胴１ｄに設置され後胴１ｄを地下
坑壁に固定できる後方固定手段としての油圧シリンダで
伸縮するリヤグリッパ、１２は掘削機本体１内に設置さ
れ中胴１ｂ及び後胴１ｄに連結された伸縮する油圧駆動
のスライドジャッキ、１３は前胴１ａに設置され前胴１
ａを地下坑壁に固定できる前方固定手段としての油圧シ
リンダで伸縮するフロントグリッパ、１４は前述したシ
ールドジャッキ、１４ａは地下坑をセグメントで覆工し
たときにセグメントに当接させて確実に反力がとれるよ
うにするためのスプレッダである。

【００１９】リヤグリッパ１１は、左右対称に一対設け
られ、伸長時に掘削機本体１の径方向に向けて機外へ突
出し縮小時に機内に納められるように後胴１ｄに配置さ
れている。これに関連して、後胴１ｄには、リヤグリッ
パ１１を機外に突出できるようにするためのリヤグリッ
パ１１と略同径の突出孔が左右に設けられている。スラ
イドジャッキ１２は、掘削機本体１の周方向に間隔を置
いて複数本設置され、伸縮することにより中胴１ｂと後
胴１ｄとを前後方向に相対的に摺動させることができ
る。また、複数本のライドジャッキ１２をストローク差
を付けて伸縮することにより、中胴１ｂと後胴１ｄとを
所望の角度だけ相対的に傾動させることができ、その結
果、中胴１ｂを後胴１ｄに対して折り曲げるように変位
させることができる。ここに示す例では、こうした手段
を採用することにより、前述した前胴１ａと中胴１ｂを
複数本の方向修正ジャッキ８で相対的に傾動できるよう
にしたこと相俟って、急カーブの地下坑の掘削を容易に
行い得るようにしている。

【００２０】フロントグリッパ１３は、上下対称に一対
設けられ、伸長時に掘削機本体１の径方向に向けて機外
へ突出し縮小時に機内に納められるように前胴１ａに配
置されている。これに関連して、前胴１ａには、リヤグ
リッパ１１を設ける場合と同様、フロントグリッパ１３
と略同径の突出孔が上下に設けられている。後胴１ｄ及
び前胴１ａは、それぞれ、一対のリヤグリッパ１１及び
フロントグリッパ１３を伸長して地下坑壁に押し付ける
ことにより、一対のリヤグリッパ１１及びフロントグリ
ッパ１３で突っ張るようにして地下坑壁に固定すること
ができる。これらのグリッパ１１，１３は二つ以上任意
の数設けることができる。

【００２１】３０は支保工実施時に地下坑天井部からの
崩落土砂３ａから作業員を防護できるガイドプレート、
３０ａはガイドプレート３０に一体的に固着され後記ブ
ラケット３１に着脱可能に取り付けることができるガイ
ドプレート取付板、３０ｂは後胴１ｄの上部に前後方向
に向けて形成された長孔状のスリット、３１はガイドプ
レート３０をガイドプレート取付板３０ａを介してスプ
レッダ１４ａに取り付けるためのブラケット、３２はガ
イドプレート取付板３０ａをブラケット３１に着脱可能
に固定するためのピン、３３はブラケット３１をスプレ
ッダ１４ａに着脱可能に固定するためのボルトである。

【００２２】ガイドプレート３０は、図３に示すように
横断面円弧状の板状体をなし、後胴１ｄの上半部側に、
その外周面上を摺動して前後に移動できるように設置し
ている。この横断面円弧状のガイドプレート３０は、そ
の弦の長さを地下坑の径や掘削機本体１の内径よりも小
さくなるように形成していて、後胴１ｄから取り外した
ときに地下坑や掘削機本体１に収容できる形態に形成し
ている。ブラケット３１は、ボルト３３の挿通孔を有し
スプレッダ１４ａにボルト３３で螺着される基板３１ａ
と、ピン３２の挿通孔を有し基板３１ａに間隔を置いて
立設された一対の固定金具３１ｂとで構成されている。

【００２３】ガイドプレート取付板３０ａは、ガイドプ
レート３０の内周面に法線方向に向けて固着され、ブラ
ケット３１の固定金具３１ｂの間の間隙に挿入して取り
外しできるようにピン３２で取り付けられる。こうした
ガイドプレート取付板３０ａは、ガイドプレート３０の
内周面に左右対称に一対設けられている。スリット３０
ｂは、後胴１ｄの後端で開口するように形成され、ガイ
ドプレート取付板３０ａに対応して左右対称に一対設け
られている。これらのスリット３０ｂには、各ガイドプ
レート取付板３０ａが図３に示すように挿通され、これ
により、各ガイドプレート取付板３０ａを各スリット３
０ｂでガイドしながらガイドプレート３０を前後に移動
できるようにしている。ガイドプレート取付板３０ａ
は、後胴１ｄ後端の後方に移動することによりスリット
３０ｂ後端の開口部から抜き出すことができるととも
に、ピン３２を抜くことによりブラケット３１から取り
外すことができるため、ガイドプレート３０を不要なと
きに後胴１ｄ及びシールドジャッキ１４から取り外すこ
とができる。また、ブラケット３１は、その基板３１ａ
がスプレッダ１４ａにボルト３３で螺着されるため、掘
削機本体１をシールドジャッキ１４で推進する必要が生
じたときに取り外すことができる。

【００２４】以上の構造を備えたトンネル掘削機にあっ
ては、後胴１ｄを一対のリヤグリッパ１１で地下坑壁に
固定した後、スライドジャッキ１２を伸ばすことにより
前胴１ａを推進しながらカッタディスク２で地山を掘削
すると、前胴１ａ及び中胴１ｂは前進して地下坑を掘削
する。次いで、前胴１ａをフロントグリッパ１３で地下
坑壁に固定してスライドジャッキ１２を縮めると、後胴
１ｄは前胴１ａの側に引き寄せられて前進する。これら
の過程において、地下坑壁をなす地山に崩落の危険性が
ある場合には、少なくとも後胴１ｄを前胴１ａの側に引
き寄せる以前に図４に示すようにシールドジャッキ１４
を伸ばしてガイドプレート３０を後胴１ｄの後方に移動
する。なお、このようにガイドプレート３０を後胴１ｄ
の後方へ移動する場合、トンネル掘進機の掘進に支障が
生じない限り、その掘進の開始前に事前に移動しておく
こともできる。こうして、ガイドプレート３０を後胴１
ｄの後方に突出させるとともに後胴１ｄと前胴１ａ及び
中胴１ｂとで尺取り運動をさせて掘削機本体１を前進さ
せると、後胴１ｄの後方の地下坑壁の地山３が露出する
が、この後胴１ｄの後方の地下坑壁の天井部の地山３が
崩落しようとしたときでも、崩落土砂３ａをガイドプレ
ート３０で受け止めることができる。

【００２５】そのため、図４に示すように、既設の支保
４０ａと後胴１ｄの間に支保工を実施するための安全な
作業スペースＬを確保することができる。作業員は、こ
の作業スペースＬ内で新たな支保４０の組立を行い、既
設の支保４０ａと新たな支保４０の間の地下坑天井部に
新たな矢板５０を既設の矢板５０ａ，５０ｂに連ねて取
り付ける。その場合、地下坑壁天井部における矢板５０
の周方向への取付範囲は、崩落土砂３ａの発生状況をみ
ながら決定する。このトンネル掘削機では、こうした支
保工を実施しようとするときに、作業員は、崩落土砂３
ａからガイドプレート３０で絶えず防護されるので、支
保工の作業は、トンネル掘進機の掘進を停止することな
く適宜行うことができ、効率的かつ安全に行うことがで
きる。また、後胴１ｄの後方の地下坑が崩落土砂で埋ま
るようなこともなく、従来のように地下坑の下部に溜っ
た崩落土砂を搬出する作業が必要になることもないの
で、崩落土砂の搬出作業により作業効率が低下して工期
の遅れを招くようなこともない。支保工の終了後は、図
２に示すようにシールドジャッキ１４を縮めてガイドプ
レート３０を前方に移動し、後胴１ｄの上方部に納め
る。

【００２６】トンネル掘削機は、主として硬質地山を掘
削するため、崩落する危惧のない地山領域で地下坑を掘
削することも多々あるが、前述したように、ガイドプレ
ート３０をシールドジャッキ１４及び後胴１ｄに対して
着脱できるようにするとともに地下坑又は掘削機本体１
に収容できる形態に形成しているため、こうした場合に
は、掘進抵抗なるガイドプレート３０を後胴１ｄから撤
去して地下坑又は掘削機本体１内に収容、保管すること
により、トンネル掘削機の掘進抵抗を軽減することがで
きる。また、ガイドプレート３０が損傷したときにも、
ガイドプレート３０を後胴１ｄから取り外して修理する
こともできる。

【００２７】トンネル掘削機の掘進中、ときには軟弱地
盤帯に遭遇することもあるが、そのとときは、後胴１ｄ
内でセグメントを組み立てて地下坑を覆工する。その場
合、掘削機本体１の推進は、シールド掘進機と同様、シ
ールドジャッキ１４によりセグメントで反力をとりなが
ら行う。そのため、シールドジャッキ１４のスプレッダ
１４ａをガイドプレート３０から取り外すとともに、ス
プレッダ１４ａをセグメントに押し当てることができる
ようにブラケット３１をスプレッダ１４ａから取り外
す。また、セグメントを組み立てるときには、支保工は
実施せずガイドプレート３０は使用しないため、ガイド
プレート３０を適宜の手段で移動不能に後胴１ｄに固定
する。このように、このトンネル掘削機は、シールド掘
進機と同様、セグメントを組み立ててシールドジャッキ
１４で掘削機本体１を推進することができ、掘進中に軟
弱地盤帯に遭遇したときにも容易に対応することができ
る。

【００２８】トンネル掘削機が軟弱地盤帯を通過したと
きには、こうしたセグメントの組立やシールドジャッキ
１４による掘削機本体１の推進を行う必要はなくなるの
で、必要な都度支保工を実施できるようにするため、再
び、シールドジャッキ１４をブラケット３１を介してガ
イドプレート３０に取り付け、ガイドプレート３０をシ
ールドジャッキ１４で前後に駆動できるようにする。ガ
イドプレート３０は、シールドジャッキ１４とは別の専
用の駆動手段で駆動してもよいが、ここに示す例では、
シールドジャッキ１４をガイドプレートの駆動手段に兼
用するようにしているため、シールドジャッキ１４を掘
削機本体１の推進に使用しないときに、その遊休機器を
ガイドプレート３０の駆動の使途に活用することができ
て合理的に活用することができ、シールドジャッキ１４
をその本来の使途を損なうことなく二重に活用すること
ができる。

【００２９】次に、シールドジャッキ１４をこのように
ガイドプレート３０の駆動に使用できるようにするため
の油圧回路の例を図６に基づいて説明する。図６は、図
１のトンネル掘進機のガイドプレートを駆動するための
シールドジャッキの油圧回路の一例を示す図である。

【００３０】図６において、２０はシールドジャッキ１
４を駆動する作動油の発生源となるポンプユニット、２
１はシールドジャッキ１４の作動油の圧力を調整してそ
の作動力を調節するシールドジャッキ１４のリリーフ
弁、２２はシールドジャッキ１４の作動油の流量を調整
してその作動速度を調節する流量調整弁、２３はシール
ドジャッキ１４の作動油が流れる方向を切り換えてシー
ルドジャッキ１４の伸縮動作を切り換える方向切換弁で
ある。なお、図６には、シールドジャッキ１４につい
て、ガイドプレート３０の駆動に関係する二つのシール
ドジャッキ１４についてだけ図示し、他のシールドジャ
ッキ１４は、図示を省略している。

【００３１】リリーフ弁２１は、シールドジャッキ１４
への供給圧である出口側の圧力の上限値を制限すること
により、シールドジャッキ１４の作動力をガイドプレー
ト３０の摺動に適切になるように調節する。流量調整弁
２２は、その開口量を調節することにより、シールドジ
ャッキ１４の作動速度をガイドプレート３０の摺動に適
切になるように調節する。方向切換弁２３は、４ポート
３位置の電磁式の方向切換弁で、操作信号が操作盤２７
から上側及び下側の信号受け部に出力されたとき、それ
ぞれ上位置及び下位置に切り換えられ、それ以外のとき
は中立位置（図示の位置）を保持する。そして、上位置
に切り換えたときにポンプユニット２０からの圧油を流
路ｂに接続するとともに流路ａを油タンクｔに接続し
て、シールドジャッキ１４を縮め得るように圧油の流れ
を切り換える。また、下位置に切り換えたときにポンプ
ユニット２０からの圧油を流路ａに接続するとともに流
路ｂを油タンクｔに接続して、シールドジャッキ１４を
伸ばし得るように圧油の流れを切り換え、中立位置にお
いてシールドジャッキ１４に対する圧油の流れを止め
る。こうしたシールドジャッキ１４の伸縮は、後述する
選択弁２４ａ，２４ｂを図の状態から下位置に切り換え
ることにより初めて可能となる。

【００３２】２４ａ，２４ｂは複数のシールドジャッキ
１４の中から作動させるシールドジャッキ１４を選択す
る電磁式の選択弁、２５ａ，２５ｂは油圧パイロット圧
により圧油の流れる方向を自由にするように流路を開放
できる油圧パイロット操作の逆止弁としてのパイロット
弁、２６ａ，２６ｂはポンプユニット２０から供給され
る圧油により協働して両者の間に油圧パイロット圧を生
成する可変絞り弁、２７は運転席に設置され図示しない
操作手段をオペレータが操作することによりシールドジ
ャッキ１４の操作信号を発する操作盤、２８はシールド
ジャッキ１４を縮めようとする大きな外力が加わったと
きにそのシリンダ側（ボトム側）の圧油を逃がす固定セ
ットのリリーフ弁、２９ａ，２９ｂはシールドジャッキ
１４のシリンダ側の圧油をリリーフ弁２８に導くように
するための逆止弁である。

【００３３】選択弁２４ａ，２４ｂは、上位置（図示の
位置）においてシールドジャッキ１４を駆動するための
流路を遮断し、下位置に切り換えると、同流路を開放す
るとともにパイロット弁２５ａ，２５ｂの信号受け部に
パイロット圧を送るための流路を開放する。したがっ
て、パイロット弁２５ａ，２５ｂは、選択弁２４ａ，２
４ｂが下位置に切り換えられた状態でパイロット圧が送
られてきたときに、初めて圧油を自由に流通させるよう
に流路を開放する。そして、選択弁２４ａ，２４ｂが下
位置に切り換えられた状態でも、パイロット圧が選択弁
２４ａ，２４ｂの流路に送られてこないときには、流路
ａの圧油を、選択弁２４ａ，２４ｂを通じてシールドジ
ャッキ１４のシリンダ側に供給する機能だけを果たす。
絞り弁２６ａ，２６ｂは、方向切換弁２３が上位置に切
り換えられたとき、すなわち、ポンプユニット２０の圧
油が流路ｂを経由して流路ｃに送られてきたときだけパ
イロット圧を生成し、それ以外のときには、ポンプユニ
ット２０の圧油が流路ｃに送られないため、パイロット
圧を生成しない。操作盤２７は、操作手段の操作によ
り、操作信号としての電気信号を方向切換弁２３や選択
弁２４ａ，２４ｂの信号受け部に出力してこれらの弁２
３，２４ａ，２４ｂを所望の位置に切り換えることがで
きる。

【００３４】この図６の油圧回路の作用について説明す
る。ガイドプレート３０の駆動は、通常、図６に示す二
つのシールドジャッキ１４により行うので、これら二つ
のシールドジャッキ１４を用いてガイドプレート３０を
駆動する場合を想定して、まず、後胴１ｄを前胴１ａの
側に引き寄せる以前に行う後胴１ｄの後方へのガイドプ
レート３０の移動操作について説明する。

【００３５】本操作をするときには、操作盤２７から操
作信号を出力することにより、方向切換弁２３及び選択
弁２４ａ，２４ｂをそれぞれ下位置に切り換えるととも
にポンプユニット２０を駆動する。そうすると、ポンプ
ユニット２０の圧油は、リリーフ弁２１及び流量調整弁
２２により、シールドジャッキ１４の作動力及び作動速
度をガイドプレート３０の摺動上好ましい値にするよう
に圧力及び流量が調整され、方向切換弁２３を経由して
流路ａに送られる。このとき、選択弁２４ａ，２４ｂ
は、下位置に切り換えられていて、パイロット弁２５
ａ，２５ｂに通じる圧油の流路を開放しているので、流
路ａに送られた圧油は、選択弁２４ａ，２４ｂ及びパイ
ロット弁２５ａ，２５ｂを経由してシールドジャッキ１
４のシリンダ側に供給される。一方、シールドジャッキ
１４のロッド側の圧油は、流路ｂが方向切換弁２３によ
りタンクｔに通じているので、タンクｔに排出される。
これらの結果、シールドジャッキ１４は、伸長してガイ
ドプレート３０を後胴１ｄの後方に摺動させる。

【００３６】前述したように、こうしたガイドプレート
３０の後方への移動操作の後は、後胴１ｄを前胴１ａの
側に引き寄せて作業スペースＬを確保して支保工を実施
し、この支保工の終了後、ガイドプレート３０を前方に
移動して後胴１ｄの上方部に納めるが、そのときには、
方向切換弁２３を上位置に切り換え、選択弁２４ａ，２
４ｂを下位置に切り換えるとともにポンプユニット２０
を駆動する。そうすると、ポンプユニット２０の圧油
は、流量及び圧力がリリーフ弁２１及び流量調整弁２２
により前記のように調整されて、方向切換弁２３を経て
流路ｂに送られ、シールドジャッキ１４のロッド側に供
給される。

【００３７】このとき、ポンプユニット２０の圧油が流
路ｃに分流して絞り弁２６ａ，２６ｂによりパイロット
圧を生成しているとともに、選択弁２４ａ，２４ｂが下
位置に切り換えられていて、パイロット弁２５ａ，２５
ｂの信号受け部にパイロット圧を送るための流路を開放
しているので、パイロット弁２５ａ，２５ｂは、その信
号受け部に流路ｄを経てパイロット圧が送られて開放す
る。そして、選択弁２４ａ，２４ｂは、パイロット弁２
５ａ，２５ｂに通じる圧油の流路も開放しているので、
シールドジャッキ１４のシリンダ側の圧油は、これらパ
イロット弁２５ａ，２５ｂ及び選択弁２４ａ，２４ｂを
経由した後、流路ａに送られ、方向切換弁２３を経てタ
ンクｔに排出される。これらの結果、シールドジャッキ
１４は、縮小してガイドプレート３０を前方に摺動さ
せ、後胴１ｄの上方部に納める。

【００３８】ところで、ガイドプレート３０をシールド
ジャッキ１４で後胴１ｄの後方に移動する過程又は移動
した後、ガイドプレート３０を前方に移動させるような
過大な力が作用すると、ガイドプレート３０が損傷す
る。また、こうした力が作用すると、シールドジャッキ
１４にこれを縮めようとする大きな外力が加わることに
なり、油圧回路が故障する結果も招く。この図６の油圧
回路では、こうした事態に対応して、シールドジャッキ
１４のシリンダ側の圧油を逃がすリリーフ弁２８を設け
ているので、こうした事態が生じてシールドジャッキ１
４を縮めようとする大きな外力が加わったときに、シー
ルドジャッキ１４のシリンダ側の圧油を逆止弁２９ａ，
２９ｂを経てリリーフ弁２８で逃がすことにより、ガイ
ドプレート３０の損傷や油圧回路の故障を未然に防止す
ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、「課題を解決するための手段」の項に示した手段を
採用しているので、本発明によれば、支保工の作業が掘
進を停止することなく効率的かつ安全に行えるトンネル
掘削機が得られる。

【００４０】本発明を具体化する場合、特に、特許請求
範囲の請求項２に記載のように具体化すれば、シールド
ジャッキを掘削機本体の推進に使用しないときに、その
遊休機器をガイドプレートの駆動の使途に活用すること
ができて合理的に活用することができ、シールドジャッ
キをその本来の使途を損なうことなく二重に活用するこ
とができる。本発明を具体化する場合、特に、特許請求
範囲の請求項３に記載のように具体化すれば、トンネル
掘削機の掘進中、崩落する危惧のない地山領域で地下坑
を掘削する場合に、掘進抵抗なるガイドプレートを後胴
から撤去して地下坑又は掘削機本体内に収容、保管する
ことにより、トンネル掘削機の掘進抵抗を軽減すること
ができる。また、ガイドプレートが損傷したときにも、
ガイドプレートを後胴から取り外して修理することもで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体化例のトンネル掘進機を示す縦断
面図である。

【図２】図１のア部周辺の拡大詳細図である。

【図３】図１のIII −III 線の断面図である。

【図４】図１のトンネル掘進機が掘進しているときの状
態を示す要部の縦断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線の断面図である。

【図６】図１のトンネル掘進機のガイドプレートを駆動
するためのシールドジャッキの油圧回路の一例を示す図
である。

【図７】従来のトンネル掘削機の要部の縦断面図であ
る。

【図８】従来のトンネル掘削機の問題点を説明するため
の図７と同様の図である。

【符号の説明】

１ 掘削機本体 １ａ 前胴 １ｂ 中胴 １ｄ 後胴 ２ カッタディスク ３ 地山 ３ａ 崩落土砂 １１ リヤグリッパ １２ スライドジャッキ １３ フロントグリッパ １４ シールドジャッキ １４ａ スプレッダ ３０ ガイドプレート ３０ａ ガイドプレート取付板 ３０ｂ スリット ３１ ブラケット ３２ ピン ３３ ボルト ２０ ポンプユニット ２１ リリーフ弁 ２２ 流量調整弁 ２３ 方向切換弁 ２４ａ，２４ｂ 選択弁 ２５ａ，２５ｂ パイロット弁 ２６，２６ｂ 可変絞り弁 ２７ 操作盤 ４０ 新たな支保 ４０ａ，４０ｂ 既設の支保 ５０ 新たな矢板 ５０ａ，５０ｂ 既設の矢板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植田 和憲 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Ｆターム(参考） 2D054 AD02 AD17 AD20 AD32 AD35 BA06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隣接する端部同士を接続した複数の胴部
   で構成され前部にカッタを設けた前胴及び隣接する胴部
   と前後に摺動できるように接続された後胴を少なくとも
   有する掘削機本体と、掘削機本体内に設置され後胴及び
   後胴の前方側の胴部に連結された伸縮するスライドジャ
   ッキと、後胴の前方側の胴部に設置されこの胴部を地下
   坑壁に固定できる前方固定手段と、後胴に設置され後胴
   を地下坑壁に固定できる後方固定手段とを備え、後胴後
   方の地下坑に対して支保工を実施するトンネル掘削機に
   おいて、支保工実施時に地下坑天井部からの崩落土砂か
   ら作業員を防護できるガイドプレートを後胴の上半部側
   に前後に移動できるように設置し、このガイドプレート
   を前後に移動するように駆動するガイドプレートの駆動
   手段を掘削機本体に設けたことを特徴とするトンネル掘
   削機。
2. 【請求項２】 掘削機本体内に、地下坑をセグメントで
   覆工したときにセグメントで反力をとって推進できるよ
   うにするシールドジャッキを設置し、このシールドジャ
   ッキをガイドプレートの駆動手段に兼用できるように構
   成したことを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削
   機。
3. 【請求項３】 ガイドプレートをガイドプレートの駆動
   手段及び後胴に対して着脱できるようにするとともに地
   下坑又は掘削機本体に収容できる形態に形成したことを
   特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトンネル掘削
   機。