JP2002357099A

JP2002357099A - トンネル掘削機

Info

Publication number: JP2002357099A
Application number: JP2001167600A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yoshimoto; 幸一吉本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2002-12-13

Abstract

(57)【要約】【課題】トンネル掘削機において、セグメント組立作
業の作業性の向上を図る。【解決手段】掘削機本体１１の後部にエレクタ装置３
０を装着すると共に架台２８を後方に延設し、この架台
２８にセグメント組立足場３１と形状保持装置３２を前
後方向に沿って移動自在に支持し、ケージ４４に前方に
回動する作業ステップ５６を設ける。

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】一般的なトンネル掘削機にて、掘削機本
体の前部にはカッタヘッドが駆動回転自在に装着され、
このカッタヘッドの前面に多数のカッタビットが固定さ
れる一方、カッタヘッドの後部にはリングギヤが固定さ
れ、掘削機本体に装着された駆動モータの駆動ギヤがリ
ングギヤに噛み合っている。そして、掘削機本体の後部
には円周方向に複数のシールドジャッキが並設されてお
り、このシールドジャッキを掘進方向後方に伸長して既
設セグメントに押し付けることで、その反力により掘削
機本体を前進することができる。

【０００３】また、掘削機本体の後部にはエレクタ装置
が設けられており、このエレクタ装置はシールドジャッ
キによって前進した掘削機本体と既設セグメントとの間
の空所に新しいセグメントを装着してリング状に組み付
けていく。更に、掘削機本体の後部から架台が後方に延
設されており、この架台にはエレクタ装置により組付け
られたセグメント同士をボルト締結するためのセグメン
ト組立足場と、リング状のセグメントを所定形状（例え
ば、真円形状）に保持する形状保持装置が設けられてい
る。

【０００４】従って、カッタヘッドを回転しながらシー
ルドジャッキを伸長すると、既設セグメントへの押し付
け反力によって掘削機本体が前進し、カッタヘッドによ
って前方の地盤を掘削してトンネルを形成する。その
後、エレクタ装置によって既設トンネルの内壁面にセグ
メントをリング状に組み付け、作業者がセグメント組立
足場を用いてセグメント同士をボルト締結し、形状保持
装置によってリング状のセグメントを所定形状に矯正し
て保持する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のトンネ
ル掘削機では、エレクタ装置とセグメント組立足場のケ
ージとは既設トンネル内を周方向に移動することから、
その両者の干渉を防止するために前後方向にずれて配設
されている。この場合、エレクタ装置がセグメントを保
持して所定の位置に位置決め保持している状態で、作業
者がケージに乗ってこのセグメント組付位置近傍まで移
動し、工具を用いてセグメント同士のボルト締結作業を
行う必要がある。ところが、エレクタ装置とケージとが
前後にずれて配設されているため、ケージに乗った作業
者はセグメントのボルト締結部まで所定の距離があり、
作業が困難なものとなってしまう。

【０００６】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、セグメント組立作業の作業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。

【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駆動回転可能に装着されたカッタ
ヘッドと、前記掘削機本体の後部に装着されて覆工部材
を既設トンネルの内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
自在に支持されて既設トンネルの内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、前記エレクタ装置と該形状保持装置と
の間に位置して両者と干渉しないように前記架台に既設
トンネルの前後方向に沿って移動自在に支持された旋回
フレームと、該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を具えたことを特
徴とするものである。

【０００８】また、請求項２の発明のトンネル掘削機で
は、前記作業台は、前方に突出する作業ステップを有す
ることを特徴としている。

【０００９】また、請求項３の発明のトンネル掘削機で
は、前記作業ステップは、前記作業台の前壁部が前方に
回動して構成されることを特徴としている。

【００１０】また、請求項４の発明のトンネル掘削機で
は、前記作業ステップは、前記作業台の底部及び前壁部
が前方にスライドして構成されることを特徴としてい
る。

【００１１】

【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。

【００１２】図１に本発明の第１実施形態に係るトンネ
ル掘削機の概略側面視、図２にセグメント組立足場の正
面視、図３にセグメント組立足場のスライド機構を表す
図２のIII−III断面、図４にケージの正面視、図５に図
４のＶ−Ｖ断面、図６にボルト締結作業を表すセグメン
ト組立足場の概略を示す。

【００１３】本実施形態のトンネル掘削機において、図
１に示すように、掘削機本体１１の前部にはカッタヘッ
ド１２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ヤ１
４が固定される一方、掘削機本体１１には駆動モータ１
５が取付けられ、この駆動モータ１５の駆動ギヤ１６が
このリングギヤ１４に噛み合っている。従って、駆動モ
ータ１５を駆動して駆動ギヤ１６を回転駆動すると、リ
ングギヤ１４を介してカッタヘッド１２を回転すること
ができる。

【００１４】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。

【００１５】掘削機本体１１の後部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が掘進方向後方に伸長して既設セグメン
トＳに押し付けることで、その反力により掘削機本体１
１、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に後方に延出して架台２８が固定されている。そし
て、このリングガーダ２６に旋回リング２９が旋回自在
に支持され、この旋回リング２９にエレクタ装置３０が
装着されている。このエレクタ装置３０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を装着してリ
ング状に組み付けることができる。

【００１６】また、この架台２８には、エレクタ装置３
０によりリング状に組付けられたセグメントＳ同士をボ
ルト締結するためのセグメント組立足場３１と、リング
状のセグメントＳを所定形状（例えば、真円形状）に矯
正して保持する形状保持装置３２が設けられている。

【００１７】このセグメント組立足場３１において、図
１乃至図３に示すように、架台２８にはエレクタ装置３
０の後方に位置して水平移動梁３３が既設トンネルの前
後方向に沿って移動自在に支持されており、この水平移
動梁３３には複数の支持梁３４を介して下向きＣ字形状
をなす旋回フレーム３５が取付けられている。そして、
架台２８に駆動モータ３６が装着される一方、水平移動
梁３３には前後方向に沿ってラック３７が固定されてお
り、駆動モータ３６の駆動ギヤ３８がこのラック３７に
噛み合っている。従って、駆動モータ３６を駆動して駆
動ギヤ３８を回転駆動すると、ラック３７を介して水平
移動梁３３を介して旋回フレーム３５を前後方向に沿っ
て移動することができる。なお、架台２８にはラック３
７に噛み合って旋回フレーム３５の移動位置を検出する
スライド用エンコーダ３９が装着されると共に、旋回フ
レーム３５の前進位置及び後退位置を検出する位置セン
サ４０，４１が装着されている。また、水平移動梁３３
の下側には掘削機本体１１に搭載されている駆動源（図
示略）から駆動モータ３６に接続される駆動ケーブル
（油圧ホースや電気ケーブル）４２を支持するケーブル
ガイド４３が取付けられている。

【００１８】この旋回フレーム３５には作業台としての
２台のケージ４４が駆動機構４５により移動自在に支持
されており、この各ケージ４４は左右対称で同様の構造
となっている。そして、この駆動機構４５は、旋回フレ
ーム３１の外周側にに沿って設けられたリングギヤ４６
に、ケージ４４に搭載された駆動モータ４７の駆動ギヤ
４８が噛み合って構成されている。従って、駆動モータ
４７を駆動すると、駆動ギヤ４８がリングギヤ４６に噛
み合ったまま転動することで、ケージ４４を旋回フレー
ム３５に沿って移動することができる。このとき、ケー
ジ４４は旋回フレーム３５のどの位置に移動しても、水
平状態が維持されるようになっている。なお、ケージ４
４にはその移動位置を検出する旋回用エンコーダ４９が
装着されている。また、旋回フレーム３５の外側には掘
削機本体１１に搭載されている駆動源（図示略）からケ
ージ４４に接続される駆動ケーブル５０を支持するケー
ブルガイド５１が取付けられている。

【００１９】そして、このケージ４４は、旋回フレーム
３５に支持される支持壁５２、底板５３、前壁５４を有
し、両側に開閉扉５５が装着されており、前壁５４の上
部に前方に回動する作業ステップ５６が設けられて構成
されている。この作業ステップ５６は下端部が支持軸５
７により前壁５４に回動自在に取付けられ、左右のリン
ク機構５８により水平状態に位置決めされるようになっ
ている。

【００２０】また、形状保持装置３２において、図１に
示すように、架台２８上には水平レール５９が取付けら
れ、水平レール５９には支持筒６０が前後移動に支持さ
れており、この支持筒６０には上部外筒６１と下部外筒
６２が相対移動自在に嵌合し、両者の間に伸縮ジャッキ
６３が介装されている。そして、上下の外筒６１，６２
の先端にはセグメントＳの内面に圧接自在な弧状をなす
圧接部材６４，６５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６６が装着され、この移
動ジャッキ６６の駆動ロッド６７が支持筒６０に連結さ
れている。

【００２１】従って、移動ジャッキ６６を伸長して支持
筒６０を前進させることで、各圧接部材６４，６５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
し、この位置で伸縮ジャッキ６３を伸長することで、上
下の外筒６１，６２を介して圧接部材６４，６５をリン
グ状のセグメントＳの内周面に圧接し、所定形状に矯正
して保持することができる。

【００２２】このように構成されたエレクタ装置３０と
セグメント組立足場３１と形状保持装置３２の位置関係
において、セグメント組立足場３１が前後に移動するこ
とで、エレクタ装置３０の旋回範囲内と旋回範囲外に位
置させることができる。また、形状保持装置３２が前後
に移動するときに、両者が干渉しないようになってい
る。

【００２３】ここで、上述したトンネル掘削機によるト
ンネル構築作業について説明する。図１及び図２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を伸長して既設セグメントＳへの押し付け反
力によって掘削機本体１１を前進させると、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３０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、この状態で作業者
はセグメント組立足場３１を用いてセグメントＳ同士の
ボルト締結作業を行い、形状保持装置３２によってリン
グ状に組付けられたセグメントＳを真円に矯正して保持
する。

【００２４】即ち、エレクタ装置３０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。作業者はセグメント組立足場３
１のケージ４４に乗り、セグメントＳの組付位置まで移
動し、ここで所定の締結工具を用いて隣接するセグメン
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、駆動モータ３６により旋回フレーム３５と共
にケージ４４を前進してエレクタ装置３０の旋回範囲内
に入れ、駆動機構４５により周方向に移動してエレクタ
装置３０に接近させる。そして、図２に示すように、作
業者はケージ４４から周方向に隣接したセグメント同士
をボルト締結する。また、図６に示すように、作業者は
ケージ４４の作業ステップ５６を前方に回動し、この上
に乗って前後方向に隣接したセグメント同士をボルト締
結する。

【００２５】そして、形状保持装置３２では、移動ジャ
ッキ６０を伸長して支持筒６０を前進させることで、各
圧接部材６４，６５をセグメントＳの内周面に対向する
位置までセグメント組立足場３１に干渉しないように移
動し、この位置で伸縮ジャッキ６３を伸長し、圧接部材
６４，６５をセグメントＳの内周面に圧接して所定形状
に矯正して保持する。

【００２６】このように本実施形態では、掘削機本体１
１の後部にエレクタ装置３０を装着すると共に架台２８
を後方に延設し、この架台２８にセグメント組立足場３
１と形状保持装置３２を前後移動自在に支持している。
従って、ケージ４４をエレクタ装置３０が組み付けたセ
グメントＳの近傍まで接近することができ、作業者は容
易にボルト締結作業を行うことができる。また、ケージ
４４に前方に回動する作業ステップ５６を設けたこと
で、作業者はこの作業ステップ５６を利用して容易に前
方に移動してボルト締結作業を行うことができる。

【００２７】図７に本発明の第２実施形態に係るトンネ
ル掘削機に適用されたケージの側面視を示す。

【００２８】本実施形態において、ケージ６１は、旋回
フレームに支持される支持壁６２、二重の底板６３，６
４と左右の開閉扉６５とを有し、二重の底板６３，６４
の間に前方に所定量スライド可能な作業ステップ６６が
設けられ、この作業ステップ６６の前部に前壁６７が取
付けられて構成されている。そして、この作業ステップ
６の前壁６７には左右のチェーン６８が連結され、作業
ステップ６６が前方に移動したときに、作業者が落下し
ないように安全を確保している。

【００２９】従って、エレクタ装置がセグメントを所定
の位置に組み付けると、ケージ６１を前進すると共に周
方向に移動してエレクタ装置に接近させる。そして、作
業者はケージ６１から周方向に隣接したセグメント同士
をボルト締結すると共に、ケージ６１の作業ステップ６
６を前方にスライドし、この上に乗って前後方向に隣接
したセグメント同士をボルト締結する。

【００３０】

【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
機本体の後部に覆工部材を既設トンネルの内壁面にリン
グ状に組み付けるエレクタ装置を設けると共に、掘削機
本体の後部から後方に延設して架台を設け、この架台に
既設トンネルの内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を前後方
向に沿って移動自在に支持すると共に、架台にエレクタ
装置及び形状保持装置との間で旋回フレームを干渉しな
いように既設トンネルの前後方向に沿って移動自在に支
持し、この旋回フレームに既設トンネルの周方向に沿っ
て作業台を旋回自在に支持したので、作業台をエレクタ
装置が組み付けた覆工部材の近傍まで接近させることが
でき、作業者は容易にボルト締結作業を行うことがで
き、セグメント組立作業の作業性を向上することができ
る。

【００３１】また、請求項２の発明のトンネル掘削機に
よれば、作業台に前方に突出する作業ステップを設けた
ので、作業者はこの作業ステップを利用して容易に前方
に移動して前後に隣接する覆工部材同士のボルト締結作
業を行うことができる。

【００３２】また、請求項３の発明のトンネル掘削機に
よれば、作業ステップを、作業台の前壁部を前方に回動
して構成したので、簡単な構造で容易に作業台での作業
スペースを拡大することができる。

【００３３】また、請求項４の発明のトンネル掘削機に
よれば、作業ステップを、作業台の底部及び前壁部を前
方にスライドして構成したので、十分な作業の安全性を
確保した上で容易に作業台での作業スペースを拡大する
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の
概略側面図である。

【図２】セグメント組立足場の正面図である。

【図３】セグメント組立足場のスライド機構を表す図２
のIII−III断面図である。

【図４】ケージの正面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。

【図６】ボルト締結作業を表すセグメント組立足場の概
略図である。

【図７】本発明の第２実施形態に係るトンネル掘削機に
適用されたケージの側面図である。

【符号の説明】

１１掘削機本体１２カッタヘッド２５シールドジャッキ（推進ジャッキ）２８架台３０エレクタ装置３１セグメント組立足場３２形状保持装置３３水平移動梁３５旋回フレーム３６駆動モータ３７ラック４４，６１ケージ（作業台）４５駆動機構５６，６６作業ステップＳセグメント（覆工部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【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駆動
回転可能に装着されたカッタヘッドと、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内壁面に
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既設トン
ネルの内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、前記エレ
クタ装置と該形状保持装置との間に位置して両者と干渉
しないように前記架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た旋回フレームと、該旋回フレー
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
た作業台とを具えたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】請求項１記載のトンネル掘削機におい
て、前記作業台は、前方に突出する作業ステップを有す
ることを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項３】請求項２記載のトンネル掘削機におい
て、前記作業ステップは、前記作業台の前壁部が前方に
回動して構成されることを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項４】請求項２記載のトンネル掘削機におい
て、前記作業ステップは、前記作業台の底部及び前壁部
が前方にスライドして構成されることを特徴とするトン
ネル掘削機。