JP2002129871A - トンネル掘削機及びトンネル掘削機の回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル掘削機及びトンネル掘削機の回収方
法において、掘削機を構成する構造物を回収して再利用
を可能とする。 【解決手段】 トンネル掘削機１０にて、円筒形状をな
す掘削機本体１１をカッタヘッド２３及び駆動モータ２
１を有する駆動部が支持された前胴１２と、シールドジ
ャッキ２６が装着された中胴１３と、中胴１３より後方
に位置する後胴１４とを多数の連結ボルト１５，１６に
より着脱自在に連結して構成し、前胴１２及び中胴１３
に吊りピース４２，４５を収納自在と設けると共に、後
胴１４に吊りピース４９を必要時に装着可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削機を
推進して所定長さのトンネルを掘削後、カッタヘッドや
このカッタヘッドの駆動装置、掘削機本体等を回収可能
としたトンネル掘削機及びそのトンネル掘削機の回収方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、シールド掘削機は、円筒形状を
なす掘削機本体の前部に円盤形状をなすカッタヘッドが
回転自在に装着され、このカッタヘッドが駆動装置によ
り駆動回転可能に支持される一方、後部には掘削機本体
を前進させる多数のシールドジャッキが装着されると共
に、既設トンネルの内壁面にセグメントを組み付けるエ
レクタ装置が装着されて構成されている。従って、駆動
装置によりカッタヘッドを回転させながらシールドジャ
ッキを伸長させると、既設セグメントからの反力を得て
掘削機本体が前進し、カッタヘッドに取付けられた多数
のカッタビットが前方の地盤を掘削し、トンネルを形成
することができる。

【０００３】このようなシールド掘削機を用いて所定の
工事区間にトンネルを構築する場合、この工事区間に発
進立坑と到達立坑を予め掘削しておき、発進立坑内にシ
ールド掘削機を搬入し、この発進立坑内で掘削反力確保
した状態で、発進口から地山へ貫入して所定のルートに
沿って掘削を行う。そして、シールド掘削機が到達立坑
まで掘進すると、予め形成された到達口よりシールド本
体を到達立坑内に引き出す。このようにして所定の位置
にトンネルを構築する。

【０００４】ところで、到達立坑に到達したシールド掘
削機は、解体されて一部が地上に回収される一方、残り
はトンネルの構造体として地中に埋設される。即ち、シ
ールド掘削機は、まず、カッタヘッドがガス切断機によ
り小さく分断され、クレーンにより到達立坑を通して地
上に引き上げられ、次に、カッタヘッドの駆動装置が同
様にガス切断機により小さく分断され、クレーンにより
到達立坑を通して地上に引き上げられ、シールドジャッ
キやエレクタ装置、排土装置（送泥管、排泥管、アジテ
ータ、スクリューコンベヤ等）などが掘削機本体から取
り外されてクレーンにより地上に引き上げらる。一方、
残った掘削機本体はトンネル構造体の一部として既設セ
グメントに連結して埋設する。そして、分断されて地上
に引き上げられたカッタヘッドやその駆動装置などはス
クラップ処理される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、地球環境の
面から考えると、スクラップ処理による産業廃棄物の増
加は好ましくなく、再利用が望まれている。この場合、
カッタヘッドは前面を地盤に圧接して掘削を行うために
カッタビットの磨耗が激しいが、このカッタビットの交
換により再利用が可能となる。また、このカッタヘッド
の駆動装置はバルクヘッドによって隔離された掘削機本
体側に配設されているため、損傷は少なくメンテナンス
により再利用が可能となる。そのため、少なくとも、カ
ッタヘッドやその駆動装置の再利用が望まれている。更
に、この駆動装置が取付けられた掘削機本体の前部には
排泥装置（例えば、アジテータ、スクリューコンベヤ
等）の取付ブラケットや土圧センサ、地中監視装置など
が装着されているため、これらの各種部材を取り外すよ
りも掘削機本体自体を回収して再利用することが望まれ
ている。

【０００６】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、掘削機を構成する構造物を回収して再利用を可
能としたトンネル掘削機及びトンネル掘削機の回収方法
を提供することを目的とする。

【０００７】

【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、筒状をなす掘
削機本体の前部に駆動回転可能なカッタヘッドが装着さ
れて推進ジャッキにより掘進可能なトンネル掘削機にお
いて、前記掘削機本体を、少なくとも前記カッタヘッド
及びその駆動部を支持する前胴と、前記推進ジャッキが
装着された中胴と、該中胴より後方に位置する後胴とを
着脱自在に連結して構成すると共に、前記前胴及び前記
中胴に吊り金具を設けたことを特徴とするものである。

【０００８】請求項２の発明のトンネル掘削機では、前
記吊り金具を前記各胴に収納自在と設けたことを特徴と
している。

【０００９】請求項３の発明のトンネル掘削機では、前
記前胴と前記中胴と前記後胴とは、各胴に一体に形成さ
れたフランジを介してボルト締結により連結されたこと
を特徴としている。

【００１０】請求項４の発明のトンネル掘削機では、前
記後胴に吊り金具取付部を設けたことを特徴としてい
る。

【００１１】また、請求項５の発明のトンネル掘削機の
回収方法は、トンネル掘削機を推進してトンネルを掘削
し、カッタヘッドが到達立坑に貫通したら該カッタヘッ
ドの回転を停止した後、掘削機本体を推進して前記カッ
タヘッド及びその駆動部を支持する前胴を前記到達立坑
内に位置させ、該前胴を該掘削機本体から分離して前記
到達立坑を通して地上に回収し、再び、前記掘削機本体
を推進して推進ジャッキが装着された中胴を前記到達立
坑内に位置させ、該中胴を該掘削機本体から分離して前
記到達立坑を通して地上に回収することを特徴とするも
のである。

【００１２】請求項６の発明のトンネル掘削機の回収方
法では、前記中胴を地上に回収した後、前記到達立坑側
から後胴を牽引して該到達立坑内に位置させ、該後胴を
前記到達立坑を通して地上に回収することを特徴として
いる。

【００１３】

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

【００１４】図１に本発明の一実施形態に係るトンネル
掘削機の概略断面、図２に図１のII−II断面、図３に本
実施形態のトンネル掘削機の概略、図４及び図５に本実
施形態のトンネル掘削機の回収方法を表す概略を示す。

【００１５】図１乃至図３に示すように、本実施形態の
トンネル掘削機１０において、掘削機本体１１は円筒形
状をなし、ほぼ同径の前胴１２と中胴１３と後胴１４が
着脱自在に連結されて構成されている。前胴１２は後端
部に周方向に沿った連結フランジ１２ａが一体に形成さ
れ、中胴１３は前端部及び後端部にそれぞれ周方向に沿
った連結フランジ１３ａ，１３ｂが一体に形成され、後
胴１４は前端部に周方向に沿った連結フランジ１４ａが
一体に形成されており、前胴１２の連結フランジ１２ａ
と中胴１３の連結フランジ１３ａとが密着して多数の連
結ボルト１５により締結される一方、中胴１３の連結フ
ランジ１３ｂと後胴１４の連結フランジ１４ａとが密着
して多数の連結ボルト１６により締結されている。

【００１６】そして、掘削機本体１１を構成する前胴１
２にはバルクヘッド１７が形成され、このバルクヘッド
１７には軸受１８により回転軸１９が回転自在に支持さ
れ、この回転軸１９にはリングギヤ２０が固結されると
共に、複数の駆動モータ２１が装着され、各駆動モータ
２１の駆動ギア２２がリングギア２０に噛み合ってい
る。また、駆動軸１９の先端部にはカッタヘッド２３が
固結されており、このカッタヘッド２３には多数のディ
スクカッタ２４やカッタビット２５が装着されている。
従って、駆動モータ２１を駆動して駆動ギア２２を回転
駆動すると、リングギア２０及び回転軸１９を介してカ
ッタヘッド２３を回転することができる。

【００１７】また、掘削機本体１１を構成する中胴１３
には周方向に沿って複数のシールドジャッキ（推進ジャ
ッキ）２６が周方向に沿って複数並設されており、この
シールドジャッキ２６を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セグメントに押し付
けることで、その反力により掘削機本体１１を前進する
ことができる。また、この中胴１３の後端部には支持ブ
ラケット２７を介して旋回リング２８が駆動モータ２９
により旋回可能に支持されており、この旋回リング２８
にセグメントを組立てるエレクタ装置３０が装着されて
いる。

【００１８】更に、掘削機本体１１を構成する後胴１４
の後部には既設セグメントの外周面に密着する複数のテ
ールパッキン３１が取付けられており、掘削機本体１１
内部への泥土や泥水等の浸入を阻止している。また、掘
削機本体１１（前胴１２、中胴１３、後胴１４）内を貫
通するようにスクリューコンベヤ３２が配設されてお
り、先端部がバルクヘッド１７の開口を介してチャンバ
３３に連通しており、カッタヘッド２３が掘削した土砂
を外部に排出できるようになっている。

【００１９】そして、前胴１２の上部には上方に開口す
る左右一対のケーシング４１が取付けられ、各ケーシン
グ４１内にはそれぞれ前後一対の吊りピース（吊り金
具）４２が収納され、各吊りピース４２の後部が回動自
在に連結され、前部には連結孔４３が形成されている。
また、中胴１３の上部にも上方に開口する左右一対のケ
ーシング４４が取付けられ、各ケーシング４４内にはそ
れぞれ前後一対の吊りピース（吊り金具）４５が収納さ
れ、各吊りピース４５の後部が回動自在に連結され、前
部には連結孔４６が形成されている。なお、後胴１５の
上部には複数のねじ孔４７が形成され、盲蓋４８が装着
されており、必要時に外部から吊りピース（吊り金具）
４９が装着可能となっている。

【００２０】こうように本実施形態のトンネル掘削機１
０には、掘削機本体１１は、カッタヘッド２３及び駆動
モータ２１が装着された前胴１２と、シールドジャッキ
２６が装着された中胴１３と、中胴１３より後方に位置
する後胴１４とが多数の連結ボルト１５，１６により着
脱自在に連結して構成されると共に、前胴１２及び中胴
１３に吊りピース４２，４５が収納自在と設けられてい
る。

【００２１】ここで、上述した実施形態のトンネル掘削
機１０によるトンネル掘削作業について説明する。

【００２２】トンネルを掘削形成するには、まず、掘削
開始位置に所定深さの図示しない発進立坑を掘削し、こ
の発進立坑内にトンネル掘削機１０を搬入し、図１に示
すように、各駆動モータ２１によってカッタヘッド２３
を回転させながら、複数のシールドジャッキ２６を伸長
して発進立坑内の反力受けへの押し付け反力によって掘
削機本体１１を前進させ、発進立坑の立壁を掘削してト
ンネル掘削作業を開始する。そして、カッタヘッド２３
による地盤掘削に伴って、掘削土砂をチャンバ３３から
スクリューコンベヤにより外部に排出すると共に、エレ
クタ装置３０によりセグメントＳをリング状に組み付け
ていき、トンネルを構築していく。

【００２３】一方、図４(ａ)に示すように、工事区間の
掘削終了位置には所定深さの到達立坑Ｔを掘削してお
き、トンネル掘削機１０によって発進立坑から構築した
トンネルをこの到達立坑Ｔに到達させる。この場合、分
離回収する前胴１２、中胴１３、後胴１４の大きさに合
わせて到達立坑Ｔを掘削する必要がある。そして、所定
の工事区間のトンネル工事が完了し、トンネル掘削機１
０のカッタヘッド２３及び掘削機本体１１の前端部が到
達立坑Ｔに貫通したら、駆動モータ２１によるカッタヘ
ッド２３の回転を停止し、このトンネル掘削機１０を解
体して到達立坑Ｔから回収する。

【００２４】即ち、トンネル掘削機１０の掘削機本体１
１の前端部が到達立坑Ｔに貫通したら、図４(ｂ)に示す
ように、カッタヘッド２３の回転を停止した状態で、各
シールドジャッキ２６を伸長して既設セグメントＳから
推進反力を受けて掘削機本体１１を前進させると共に、
エレクタ装置３０によってセグメントを組み付けてい
き、前胴１２を全て到達立坑Ｔ内に位置させて中胴１３
の前端部をこの到達立坑Ｔに到達させる。ここで、ま
ず、前胴１２の各吊りピース４２を起立させ、地上から
図示しないクレーンのロープＬを到達立坑Ｔ内に降ろ
し、フックを介してロープＬの下端部を各吊りピース４
２の連結孔４３に連結する。次に、前胴１２と中胴１３
とを連結している全ての連結ボルト１５を弛緩すること
で両者の連結を解除し、掘削機本体１１から分離した前
胴１２をカッタヘッド２３と共にクレーンの操作により
地上に引き上げて回収する。なお、このとき、掘削機本
体１１からスクリューコンベヤ３２を解体して回収して
おく。

【００２５】そして、前胴１２の回収が完了したら、図
５(ａ)に示すように、再び、各シールドジャッキ２６を
伸長して既設セグメントＳから推進反力を受けて掘削機
本体１１を前進させると共に、エレクタ装置３０によっ
てセグメントを組み付けていき、中胴１３を全て到達立
坑Ｔ内に位置させて後胴１４の前端部をこの到達立坑Ｔ
に到達させる。ここで、まず、中胴１３の各吊りピース
４５を起立させ、地上からクレーンのロープＬを到達立
坑Ｔ内に降ろし、フックを介してロープＬの下端部を各
吊りピース４５の連結孔４６に連結する。次に、中胴１
３と後胴１４とを連結している全ての連結ボルト１６を
弛緩することで両者の連結を解除し、掘削機本体１１か
ら分離した中胴１３をシールドジャッキ２６やエレクタ
装置３０と共にクレーンの操作により地上に引き上げて
回収する。

【００２６】このように掘削機本体１１からカッタヘッ
ド２３、前胴１２、中胴１３、スクリューコンベヤ３２
を回収したら、地中に残った後胴１４に対してコンクリ
ート打設により既設セグメントＳに接合してトンネル構
造体として使用する。

【００２７】なお、中胴１３を回収した後、到達立坑Ｔ
内に牽引ジャッキを設置し、この牽引ジャッキにより後
胴１４を到達立坑Ｔ内に移動し、クレーンの操作により
地上に引き上げて回収する一方、既設セグメントＳから
到達立坑Ｔまで別のエレクタ装置や手作業によりセグメ
ントを組み立てトンネルを構築させてもよい。この場
合、到達立坑Ｔにて、後胴１５のねじ孔４７から盲蓋４
８を外して外部から吊りピース４９を装着することで、
クレーンによる引き上げ回収が可能となる。

【００２８】このように本実施形態のトンネル掘削機１
０にあっては、円筒形状をなす掘削機本体１１をカッタ
ヘッド２３及び駆動モータ２１を有する駆動部が支持さ
れた前胴１２と、シールドジャッキ２６が装着された中
胴１３と、中胴１３より後方に位置する後胴１４とを多
数の連結ボルト１５，１６により着脱自在に連結して構
成し、前胴１２及び中胴１３に吊りピース４２，４５を
収納自在と設けると共に、後胴１４に吊りピース４９を
必要時に装着可能としている。

【００２９】従って、トンネル掘削作業の終了後、到達
立坑Ｔ内に前胴１２、中胴１３と順に移動して掘削機本
体１１から分離することで、これらをクレーンにより到
達立坑Ｔから地上に回収して再利用することがが可能と
なり、前胴１２や中胴１３に拘らず、カッタヘッド２３
や駆動モータ２１等を再利用した掘削機の製造コストを
低減することができると共に、スクラップ処理による産
業廃棄物の増加を抑制することができる。更に、必要時
には後胴１４も到達立坑Ｔから回収して再利用すること
が可能となる。

【００３０】そして、トンネル掘削機１０を回収した場
合、カッタヘッド２３は磨耗したディスクカッタ２４や
カッタビット２５を交換すればよく、また、駆動モータ
２１を含む駆動部は若干のメンテナンスを行えばよい。
そして、駆動部を再利用する場合、掘削トンネル径や掘
削地盤の種類により異なる要求出力に応じて装着する駆
動モータ２１の数を変更すれば良い。

【００３１】なお、トンネル掘削機１０を発進立坑内に
搬入するとき、前胴１２と中胴１３と後銅１４とを分離
した状態で搬入し、発進立坑内で各胴１２，１３，１４
を連結ボルト１５，１６により締結してトンネル掘削機
１０を組み立ててもよく、この場合、発進立坑の径を小
さくすることができる。

【００３２】また、上述の実施形態では、掘削機本体１
１を構成する前胴１２と中胴１３と後銅１４とを連結フ
ランジ１２ａ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ及びボルト１
５，１６により着脱自在としたが、前胴１２、中胴１
３、後銅１４同志を直接嵌合してもよく、この方法に限
定されるものではない。更に、掘削機本体１１を前胴１
２と中胴１３と後銅１４とに３分割したが、その分割数
は到達立坑等の大きさに応じて適宜設定すればよい。更
に、前胴１２に対してカッタヘッド２３やその駆動モー
タ２１等を着脱自在とし、分離してから回収するように
してもよい。

【００３３】また、上述の実施形態では、本発明のトン
ネル掘削機１０を、シールド掘削機として説明したが、
トンネルボーリングマシンに適用することもできる。更
に、本発明のトンネル掘削機を泥土圧式シールド掘削機
として説明したが、泥水式シールド掘削機としてもよ
く、この場合、スクリューコンベヤに代えて送水管、排
水管、アジテータを用いればよい。

【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の発明のトンネル掘削機によれば、掘削
機本体をカッタヘッド及びその駆動部を支持する前胴
と、推進ジャッキが装着された中胴と、この中胴より後
方に位置する後胴とを着脱自在に連結して構成すると共
に、前胴及び中胴に吊り金具を設けたので、トンネル掘
削作業の終了後、掘削機本体から前胴及び中胴を分離
し、吊り金具を用いて到達立坑から地上に容易に回収す
ることで再利用が可能となり、この回収した部材を再利
用した掘削機の製造コストを低減することができると共
に、スクラップ処理による産業廃棄物の増加を抑制する
ことができる。

【００３５】請求項２の発明のトンネル掘削機によれ
ば、吊り金具を各胴に収納自在と設けたので、この吊り
金具が掘削機本体から外方に突出することはなく、掘削
機本体が推進するときの掘削抵抗にならずにトンネル掘
削作業を円滑に行うことができる。

【００３６】請求項３の発明のトンネル掘削機によれ
ば、前胴と中胴と後胴とを、各胴に一体に形成されたフ
ランジを介してボルト締結により連結したので、掘削機
本体の連結及び分離を容易に行うことで、作業性を向上
することができる。

【００３７】請求項４の発明のトンネル掘削機によれ
ば、後胴に吊り金具取付部を設けたので、前胴と中胴の
回収後に必要であれば後胴も回収することができ、トン
ネル掘削機全体を再利用することが可能となる。

【００３８】また、請求項５の発明のトンネル掘削機の
回収方法によれば、トンネル掘削機を推進してトンネル
を掘削し、カッタヘッドが到達立坑に貫通したらカッタ
ヘッドの回転を停止した後、掘削機本体を推進してカッ
タヘッド及びその駆動部を支持する前胴を到達立坑内に
位置させ、前胴を該掘削機本体から分離して到達立坑を
通して地上に回収し、再び、掘削機本体を推進して推進
ジャッキが装着された中胴を到達立坑内に位置させ、中
胴を掘削機本体から分離して到達立坑を通して地上に回
収するようにしたので、トンネル掘削作業の終了後、掘
削機本体から前胴及び中胴を分離し、吊り金具を用いて
到達立坑から地上に容易に回収することで再利用が可能
となり、この回収した部材を再利用した掘削機の製造コ
ストを低減することができると共に、スクラップ処理に
よる産業廃棄物の増加を抑制することができる。

【００３９】請求項６の発明のトンネル掘削機の回収方
法によれば、中胴を地上に回収した後、到達立坑側から
後胴を牽引してこの到達立坑内に位置させ、後胴を到達
立坑を通して地上に回収するようにしたので、トンネル
掘削機全体を再利用することで掘削機の製造コストを低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るトンネル掘削機の概
略断面図である。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】本実施形態のトンネル掘削機の概略図である。

【図４】本実施形態のトンネル掘削機の回収方法を表す
概略図である。

【図５】本実施形態のトンネル掘削機の回収方法を表す
概略図である。

【符号の説明】

１０ トンネル掘削機 １１ 掘削機本体 １２ 前胴 １３ 中胴 １４ 後胴 １２ａ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ 連結フランジ １５，１６ 連結ボルト ２１ 駆動モータ ２３ カッタヘッド ２６ シールドジャッキ（推進ジャッキ） ３０ エレクタ装置 ４１，４４ ケーシング ４２，４５，４９ 吊りピース（吊り金具） Ｓ セグメント Ｔ 到達立坑

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 清美 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 富山 泰滋 岐阜県不破郡関ヶ原町2067 株式会社小松 製作所関ヶ原事業室内 (72)発明者 源田 光浩 岐阜県不破郡関ヶ原町2067 株式会社小松 製作所関ヶ原事業室内 Ｆターム(参考） 2D054 AD02 EA01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状をなす掘削機本体の前部に駆動回転
   可能なカッタヘッドが装着されて推進ジャッキにより掘
   進可能なトンネル掘削機において、前記掘削機本体を、
   少なくとも前記カッタヘッド及びその駆動部を支持する
   前胴と、前記推進ジャッキが装着された中胴と、該中胴
   より後方に位置する後胴とを着脱自在に連結して構成す
   ると共に、前記前胴及び前記中胴に吊り金具を設けたこ
   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、前記吊り金具を前記各胴に収納自在と設けたことを
   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、前記前胴と前記中胴と前記後胴とは、各胴に一体に
   形成されたフランジを介してボルト締結により連結され
   た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、前記後胴に吊り金具取付部を設けたことを特徴とす
   るトンネル掘削機。
5. 【請求項５】 トンネル掘削機を推進してトンネルを掘
   削し、カッタヘッドが到達立坑に貫通したら該カッタヘ
   ッドの回転を停止した後、掘削機本体を推進して前記カ
   ッタヘッド及びその駆動部を支持する前胴を前記到達立
   坑内に位置させ、該前胴を該掘削機本体から分離して前
   記到達立坑を通して地上に回収し、再び、前記掘削機本
   体を推進して推進ジャッキが装着された中胴を前記到達
   立坑内に位置させ、該中胴を該掘削機本体から分離して
   前記到達立坑を通して地上に回収することを特徴とする
   トンネル掘削機の回収方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載のトンネル掘削機の回収方
   法において、前記中胴を地上に回収した後、前記到達立
   坑側から後胴を牽引して該到達立坑内に位置させ、該後
   胴を前記到達立坑を通して地上に回収することを特徴と
   するトンネル掘削機の回収方法。