JP2023106012A - トンネル掘削機及びトンネル掘削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネル掘削機を容易に後退させる。【解決手段】トンネル掘削機１００は、トンネルＴの軸方向に沿って延在する胴体１０と、胴体１０の前方において回転駆動される掘削部２０と、軸方向に直交する方向に拡縮可能なグリッパ部４０と、胴体１０を支持するとともに、グリッパ部４０を支持する支持体３０と、一端がグリッパ部４０に接続され他端が支持体３０に接続される推進ジャッキ５０と、を備え、胴体１０は、掘削部２０側に設けられる前方筒部１１と、グリッパ部４０側に設けられる後方筒部１３と、を有し、後方筒部１３の外周縁１４は、軸方向に直交する面での断面視において、前方筒部１１の外周縁１２よりもトンネルＴの径方向内側に位置する。【選択図】図３

Description

本発明は、トンネル掘削機及びトンネル掘削方法に関する。

特許文献１には、坑壁または覆工体から推進反力を得ることによって地中を掘削してトンネルを構築するトンネル掘削機（ＴＢＭ：Tunnel Boring Machine）が開示されている。

特開平１０－２２０１８１号公報

特許文献１に記載されるようなトンネル掘削機によってトンネルを掘削する際に、軟弱地盤などの不良地山に遭遇した場合、地山の改良等の作業を行うために、切羽からトンネル掘削機を一旦後退させて、カッタヘッドの前方に作業用のスペースを確保する必要が生じる。しかしながら、掘削坑の内壁に吹付コンクリートや型鋼といった支保工材が設置されると、掘削坑の内径が掘削時よりも小さくなり、トンネル掘削機を後退させようとしても支保工材と干渉してしまうため、支保工材を撤去しない限りトンネル掘削機を後退させることが不可能となる。このため、不良地山を突破するのに要する時間が長くなり、結果として、トンネルを施工する期間が長引くおそれがある。

本発明は、トンネル掘削機を容易に後退させることを目的とする。

本発明は、地中を掘削してトンネルを構築するトンネル掘削機であって、トンネルの軸方向に沿って延在する筒状の胴体と、胴体の前方において回転駆動される掘削部と、胴体の後方に配置され、軸方向に直交する方向に拡縮可能なグリッパ部と、胴体を支持するとともに、グリッパ部を軸方向に沿って移動可能に支持する支持体と、一端がグリッパ部に接続され他端が支持体に接続される推進ジャッキと、を備え、胴体は、掘削部側に設けられる前方筒部と、グリッパ部側に設けられる後方筒部と、を有し、後方筒部の外周縁は、軸方向に直交する面での断面視において、前方筒部の外周縁よりもトンネルの径方向内側に位置する。

本発明によれば、トンネル掘削機を容易に後退させることができる。

本発明の実施形態に係るトンネル掘削機の構成を上方から見た上面図である。 本発明の実施形態に係るトンネル掘削機によるトンネルの構築方法について説明するための図である。 図１のＡ部を拡大して示した拡大図である。 図１のＢ－Ｂ線に沿う断面を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るトンネル掘削機の後退工程について説明するための図である。 トンネル掘削機の第１変形例を示す図であり、図３に相当する断面を示す断面図である。 トンネル掘削機の第２変形例を示す図であり、図４に相当する断面を示す断面図である。 トンネル掘削機の第３変形例を示す図であり、図３に相当する断面を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係るトンネル掘削機について説明する。

トンネル掘削機１００は、地中（地山）を掘進して掘削坑１０１を形成し、掘削坑１０１の内壁に吹付コンクリートや型鋼といった支保工材を順次設けることによって、トンネルＴを構築するものである。図１は、トンネル掘削機１００の概略構成を上方から見た上面図であり、部分的に断面によって示している。なお、以下では、トンネル掘削機１００が進む方向である切羽側を「前方」とし、その反対の方向である坑口側を「後方」とし、切羽に向かって右側を「右方」、左側を「左方」とし、鉛直方向上側を「上方」、鉛直方向下側を「下方」として説明する。

図１に示すように、トンネル掘削機１００は、掘削坑１０１の壁面から得た反力によって掘進するＴＢＭ（Tunnel Boring Machine）であって、トンネルＴの軸方向に沿って延在する筒状の胴体１０と、胴体１０の前方において回転駆動される掘削部２０と、胴体１０の後方に配置されトンネルＴの軸方向に直交する方向に拡縮可能なグリッパ部４０と、胴体１０を支持するとともにグリッパ部４０をトンネルＴの軸方向に沿って移動可能に支持する支持体３０と、一端がグリッパ部４０に接続され他端が支持体３０に接続される推進ジャッキ５０と、を備えた、いわゆるオープン型ＴＢＭである。

支持体３０は、トンネルＴの軸方向に沿って前後方向に延びるメインビーム３１と、メインビーム３１の前方において径方向外側に向かって設けられた支持ブラケット３２と、を有する。メインビーム３１と支持ブラケット３２は壁面から得る反力を掘削部２０に伝達可能に接続されている。

支持ブラケット３２は、胴体１０を支持するとともに、ベアリング２２を介して掘削部２０を回転自在に支持している。また、支持ブラケット３２は、掘削部２０を回転駆動させる複数の電動モータ２４を支持している。

掘削部２０は、回転軸Ｃ１を中心として電動モータ２４によって回転駆動されることにより、地山を掘削する円盤状のカッタヘッドである。掘削部２０の切羽に対向する面には、図示しない複数のディスクカッタが所定の間隔で分散配置され、外周縁には、切羽下方に溜まった掘削土砂を掻き集めて内部へと取り込む図示しない複数のスクレーパ及び取込口が設けられる。なお、掘削部２０の回転中心である回転軸Ｃ１は、胴体１０の中心軸とほぼ一致している。

掘削部２０を通じて内部に取り込まれた掘削土砂は、トンネル掘削機１００の内部前方に設けられたホッパ３３によって受け取られた後、図示しない排土コンベアによって、後方へと搬出される。

グリッパ部４０は、掘削坑１０１の壁面から推進反力を得るための機構であり、メインビーム３１に沿って摺動可能なキャリア部４１と、キャリア部４１に設けられたグリッパジャッキ４２と、グリッパジャッキ４２の伸長に応じて掘削坑１０１の側壁面に押し付けられるグリッパシュー４３と、を有する。グリッパジャッキ４２及びグリッパシュー４３は、キャリア部４１の左右両側に配置されており、キャリア部４１を中心として、トンネルＴの軸方向に直交する方向に沿って拡張及び縮小可能な構成となっている。

推進ジャッキ５０は、シリンダ部５１とロッド部５２とを有する油圧ジャッキであり、メインビーム３１を挟んで左右両側に対称的に配置される。各推進ジャッキ５０のロッド部５２は、グリッパ部４０のブラケットに自在継手を介して固定され、シリンダ部５１は、支持ブラケット３２とグリッパ部４０との間においてメインビーム３１のブラケットに自在継手を介して固定される。

このようにグリッパ部４０とメインビーム３１とを連結するように配置された推進ジャッキ５０が伸縮することにより、グリッパ部４０に対する胴体１０及び掘削部２０の相対位置が変化する。換言すれば、グリッパ部４０が掘削坑１０１に対して固定されていれば、推進ジャッキ５０を伸縮させることによって、胴体１０及び掘削部２０を支持体３０とともにトンネルＴの軸方向に沿って前後方向に移動させることが可能である。

また、メインビーム３１の後方には、メインビーム３１を鉛直方向において支持可能なリヤサポート部６０が設けられる。

リヤサポート部６０は、メインビーム３１に固定された本体部６１と、本体部６１に設けられ鉛直方向に沿って伸縮するジャッキ６２と、ジャッキ６２が伸長することにより掘削坑１０１の底面に押し付けられるシュー６３と、を有する。

また、推進ジャッキ５０と支持ブラケット３２との間には、支保工材としてＨ形鋼やＴ形鋼といった型鋼８０を掘削坑１０１の内壁面に沿って組み付けるエレクタ部７０が設けられる。エレクタ部７０は、円弧状に形成された型鋼８０を所定の位置へと設置する多関節ロボット７１と、多関節ロボット７１を掘削坑１０１の内周面に沿って周方向に移動可能に支持する環状のレール７２と、を有する。レール７２は、図示しないブラケットを介してメインビーム３１に固定される。

また、トンネル掘削機１００内には、軟弱地盤などの不良地山に遭遇した際に、地山の補強や掘削を行う補助作業機として、図示しない削孔機やバケット掘削機が収容されている。これらの補助作業機を切羽へ向けて移動させるために、掘削部２０には、補助作業機が通過可能な図示しない開閉ゲートが設けられている。

また、トンネル掘削機１００の後方には、トンネル掘削機１００の掘進に追従して移動する図示しない複数の後続台車が連結される。後続台車には、トンネル掘削機１００の作動を制御する制御装置や油圧供給装置、電力供給装置、排土装置、支保工材運搬装置が搭載されている。

次に、上記構成のトンネル掘削機１００によって行われるトンネルＴの構築方法について、図１及び図２を参照して説明する。

まず、図１に示されるように、推進ジャッキ５０が収縮した状態において、グリッパ部４０のグリッパジャッキ４２を伸長させて、グリッパシュー４３をトンネルＴの軸方向に直交する方向へと張り出す。また、これに併せてリヤサポート部６０のジャッキ６２を収縮させる。

グリッパシュー４３が所定の荷重で掘削坑１０１の側壁面に押し付けられ、グリッパ部４０が掘削坑１０１に対して固定された状態となると、電動モータ２４によって掘削部２０を回転駆動させるとともに、推進ジャッキ５０を徐々に伸長させる。

このように掘削部２０を推進させるための推進反力がグリッパ部４０から得られる状態において、推進ジャッキ５０を所定の長さまで伸長させることによって、掘削部２０により地山が所定の長さに渡って掘削される（掘進工程）。

図２に示されるように、推進ジャッキ５０が所定の長さまで伸長すると、掘削部２０の回転を停止し、掘進によって胴体１０の後方に露出した掘削坑１０１の壁面にエレクタ部７０によって型鋼８０（支保工材）が取り付けられる（支保工程）。

型鋼８０の取り付けが完了すると、グリッパ部４０のグリッパジャッキ４２を収縮し、グリッパシュー４３を掘削坑１０１の側壁面から離す。このように掘削坑１０１の側壁面からグリッパシュー４３が離れることによって、グリッパ部４０は、メインビーム３１に沿って移動可能な状態となる。

これに併せて、グリッパ部４０をメインビーム３１に沿って円滑に移動させるために、リヤサポート部６０のジャッキ６２を伸長させ、メインビーム３１の端部が掘削坑１０１の底面に支持された状態とする。

このような状態において推進ジャッキ５０を収縮させると、グリッパ部４０は掘削部２０側へと引き寄せられ、再び図１に示されるような状態となる（グリッパ盛替え工程）。

そして、グリッパ盛替え工程が完了すると、再びグリッパ部４０のグリッパジャッキ４２を伸長させることによって、上述の掘進工程が開始される。このように掘進工程、支保工程及びグリッパ盛替え工程を順に繰り返すことによってトンネルＴが構築される。

このようにトンネル掘削機１００によってトンネルＴを構築する際に、軟弱地盤などの不良地山に遭遇した場合、地山の改良等の作業を行うために、切羽からトンネル掘削機１００を一旦後退させて、掘削部２０の前方に作業用のスペースを確保し、例えば上述の補助作業機によって、地山の補強や掘削を行う必要がある。

ここで、トンネル掘削機１００の胴体１０が単なる筒状体であった場合、トンネル掘削機１００を後退させようとしても、上述の支保工程において掘削坑１０１の壁面に取り付けられた型鋼８０と胴体１０とが干渉してしまう。このような干渉を避けるために、トンネル掘削機１００を後退させる前と後退した後に再度前進させる際に、胴体１０の形態を切り替える構成とすると、作業工程が増え、不良地山を突破するのに要する時間が長くなり、結果として、トンネルＴを施工する期間が長引いてしまう。

このような課題を解決するために、本実施形態では、トンネル掘削機１００の胴体１０の形状を、型鋼８０（支保工材）との干渉を回避可能な形状としている。

具体的には、トンネル掘削機１００の胴体１０は、図３及び図４に示すように、掘削部２０側に設けられる前方筒部１１と、グリッパ部４０側に設けられる後方筒部１３と、を有し、後方筒部１３の外周縁１４は、トンネルＴの軸方向に直交する面での断面視において、前方筒部１１の外周縁１２よりもトンネルＴの径方向内側に位置している。つまり、前方筒部１１の外周縁１２と後方筒部１３の外周縁１４との間には、所定の大きさの段差Ｈが設けられている。図３は、図１のＡ部を拡大して示した拡大図であり、図４は、図１のＢ－Ｂ線に沿う断面を示す断面図である。なお、図４では、胴体１０の鉛直方向上方を上側にして示している。また、図３及び図４では、胴体１０以外の部分を省略して示している。

前方筒部１１の外周縁１２と後方筒部１３の外周縁１４とは、前方筒部１１の外周縁１２と後方筒部１３の外周縁１４との間に所定の大きさの段差Ｈを生じさせる段部１５を介して接続されている。つまり、前方筒部１１と後方筒部１３とは、一体的な構造となっている。

なお、段部１５は、図３に示されるように、傾斜しているものに限定されず、前方筒部１１の外周縁１２及び後方筒部１３の外周縁１４に対して直交していてもよい。また、胴体１０は、前方筒部１１の部分のみが支持ブラケット３２により支持されていてもよいし、前方筒部１１及び後方筒部１３の両方が支持ブラケット３２により支持されていてもよい。

段差Ｈの大きさは、後方筒部１３の外周縁１４と掘削坑１０１の内壁面との間の隙間Ｇとほぼ同じ大きさであり、トンネルＴの径方向における型鋼８０等（吹付コンクリート層や型鋼８０を含む支保工材）の厚さｔよりも大きく設定される。

このように胴体１０の後方側に、型鋼８０の厚さｔよりも大きい段差Ｈを所定の長さＬにわたって設けておくことによって、図５に示されるように、掘削部２０の前方に作業用のスペースＳを確保するために、切羽からトンネル掘削機１００を後退させる場合であっても、型鋼８０と胴体１０とが干渉してしまうことが防止され、トンネル掘削機１００を容易に後退させることが可能となる。

図５には、図２に示すように掘進工程及び支保工程が完了した状態からトンネル掘削機１００を後退させた状態、すなわち、後退工程が完了した状態が示されている。後退工程は、支保工程が完了した後、トンネル掘削機１００の前方に軟弱地盤などの不良地山があると判定ないし予測された場合に行われる。

具体的には、後退工程では、型鋼８０の取り付けが完了した後、グリッパ部４０のグリッパジャッキ４２を収縮させることなく、伸長させたままとし、グリッパ部４０が掘削坑１０１に対して固定された状態に維持される。

このような状態において推進ジャッキ５０を収縮させると、掘削部２０及び胴体１０はグリッパ部４０側へと引き寄せられ、図５に示すように、掘削部２０と切羽との間に作業用のスペースＳが形成される。

そして、胴体１０がグリッパ部４０に引き寄せられる際、掘削坑１０１の内壁面に取り付けられた型鋼８０は、段差Ｈ内に入り込み、後方筒部１３と型鋼８０とは、トンネルＴの軸方向に直交する方向から見て互いに重なり合った状態となる。これにより後退工程において、胴体１０と型鋼８０とが干渉することは回避される。

後退工程中に、型鋼８０が段部１５や前方筒部１１に突き当たることを避けるために、段差Ｈが設けられる長さＬは、１回の掘進工程でトンネル掘削機１００が掘進する距離、すなわち、１回の後退工程でトンネル掘削機１００が後退可能な距離よりも長く設定される。なお、１回の掘進工程でトンネル掘削機１００が掘進する距離は、推進ジャッキ５０のストローク量にほぼ等しいことから、例えば、段差Ｈが設けられる長さＬを推進ジャッキ５０のストローク量よりも長くするなど、推進ジャッキ５０のストローク量に基づいて、段差Ｈが設けられる長さＬを設定するようにしてもよい。

上述の後退工程は、支保工程が完了する前、すなわち、後方筒部１３の後方に露出した掘削坑１０１の壁面に型鋼８０が設置される前に行われてもよく、この場合は、１つ前の支保工程において設置されていた型鋼８０が段差Ｈ内に入り込むまでトンネル掘削機１００を後退させることが可能である。換言すれば、最大で２回の掘進工程でトンネル掘削機１００が掘進した距離だけトンネル掘削機１００を後退させることが可能である。

また、後方筒部１３の外周縁１４と掘削坑１０１の内壁面との間に隙間Ｇがあると、掘削坑１０１の壁面から崩落した土砂が隙間Ｇへと流れ込み、トンネル掘削機１００を後退させにくくなるおそれがある。このため、後方筒部１３には、図３及び図４に示すように、後方筒部１３の内外を連通する複数の開口部１６と、開口部１６を閉塞可能な閉塞部１７と、が設けられる。

このように後方筒部１３に開口部１６を設けておくことで、隙間Ｇに流れ込んだ土砂を容易に取り除くことが可能である。なお、開口部１６の数や設けられる位置は、図３及び図４に示される例に限定されず、作業性等を考慮し、任意の場所に設けることが可能である。

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

本実施形態では、グリッパ部４０側に設けられる後方筒部１３の外周縁１４を、掘削部２０側に設けられる前方筒部１１の外周縁１２よりもトンネルＴの径方向内側に位置させることによって、前方筒部１１の外周縁１２と後方筒部１３の外周縁１４との間に、所定の大きさの段差Ｈが形成される。

このような段差Ｈを胴体１０の後方側に設けておくことによって、トンネル掘削機１００を後退させる際に、掘削坑１０１の内壁面に取り付けられた型鋼８０が胴体１０の段差Ｈ内に入り込み、後方筒部１３と型鋼８０とが、トンネルＴの軸方向に直交する方向から見て互いに重なり合った状態となる。これにより、胴体１０と型鋼８０とが干渉してしまうことなく、トンネル掘削機１００を容易に後退させることができる。

また、トンネル掘削機１００を後退させる際に、胴体１０の形態を変更するといった特別な作業工程が不要になることから、不良地山を突破するのに要する時間が短くなり、結果として、トンネルＴを施工する期間を短縮させることができる。

また、本実施形態では、前方筒部１１と後方筒部１３とは一体的に形成されている。このように複雑な機構や構造を有することなく、前方筒部１１と後方筒部１３とを単に一体的に形成することによって、トンネル掘削機１００の製造コストを低減させることができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。なお、以下のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。

上記実施形態では、前方筒部１１の厚さと後方筒部１３の厚さとは、ほぼ同じ厚さとなっている。これに代えて、胴体１０は、図６に示す第１変形例のように、前方筒部１１に比べて後方筒部１３を薄肉とすることによって、段差Ｈを形成するようにしてもよい。図６は、第１変形例を示す図であり、図３に相当する断面を示す断面図である。

この第１変形例では、前方筒部１１及び後方筒部１３の内径が同じ大きさとなっている一方で、後方筒部１３の外径が、段部１５が設けられる分だけ前方筒部１１の外径よりも小さくなっている。つまり、後方筒部１３の外周縁１４は、トンネルＴの軸方向に直交する面での断面視において、前方筒部１１の外周縁１２よりもトンネルＴの径方向内側に位置している。

したがって、この第１変形例においても上記実施形態と同様に、トンネル掘削機１００を後退させる際に、型鋼８０が胴体１０の段差Ｈ内に入り込み、後方筒部１３と型鋼８０とが、トンネルＴの軸方向に直交する方向から見て互いに重なり合った状態とすることが可能である。なお、軽量化の観点からは、上記実施形態のように、前方筒部１１の厚さと後方筒部１３の厚さとを、ほぼ同じ厚さとすることが好ましい。

また、上記実施形態では、胴体１０は単一の筒状部材で構成されている。これに代えて、胴体１０は、図７に示す第２変形例のように、周方向において分割された複数の部材で構成されていてもよい。図７は、第２変形例を示す図であり、図４に相当する断面を示す断面図である。

この第２変形例では、胴体１０が周方向において４つに分割されており、具体的には、前方筒部１１ａ、後方筒部１３ａ及び段部１５ａを有する上方胴体１０ａと、前方筒部１１ｂ、後方筒部１３ｂ及び段部１５ｂを有する下方胴体１０ｂと、前方筒部１１ｃ、後方筒部１３ｃ及び段部１５ｃを有する右方胴体１０ｃと、前方筒部１１ｄ、後方筒部１３ｄ及び段部１５ｄを有する左方胴体１０ｄと、で構成される。

そして、この第２変形例においても各後方筒部１３ａ～１３ｄの外周縁は、トンネルＴの軸方向に直交する面での断面視において、各前方筒部１１ａ～１１ｄの外周縁よりもトンネルＴの径方向内側に位置している。したがって、上記実施形態と同様に、トンネル掘削機１００を後退させる際に、型鋼８０が各胴体１０ａ～１０ｄの段差Ｈ内に入り込み、各後方筒部１３ａ～１３ｄと型鋼８０とが、トンネルＴの軸方向に直交する方向から見て互いに重なり合った状態とすることが可能である。

なお、胴体１０全体を周方向において分割することに代えて、後方筒部１３のみ、または、後方筒部１３及び段部１５だけを周方向において分割するようにしてもよい。この場合、後方筒部１３のうち、上方に位置する後方筒部１３ａが設けられる範囲は、少なくとも掘削坑１０１の頂部を覆うことが可能な範囲であればよく、例えば、頂部の左右９０度（頂部を含めて１８０度）の範囲であってもよいし、頂部の左右１２０度（頂部を含めて２４０度）の範囲であってもよい。一方で、下方に位置する後方筒部１３ｂは設けられていなくてもよい。

また、上記実施形態では、前方筒部１１及び後方筒部１３が一体的に形成されている。これに代えて、前方筒部１１及び後方筒部１３は、図８に示す第３変形例のように、別々の部材によって形成されていてもよい。図８は、第３変形例を示す図であり、図３に相当する断面を示す断面図である。

この第３変形例では、前方筒部１１と後方筒部１３とは、連結部材１８を介して連結されている。具体的には、第１ピン部１８ａを介して前方筒部１１と連結部材１８とが回動可能に連結され、第２ピン部１８ｂを介して後方筒部１３と連結部材１８とが回動可能に連結されている。なお、後方筒部１３は、周方向において分割された複数の部材で構成されている。

このため、図示しないアクチュエータ（位置可変機構）によって、後方筒部１３の外周縁１４の位置を、図８において実線で示されるように、前方筒部１１の外周縁１２との間に所定の大きさの段差Ｈが形成される位置から、図８において破線で示されるように、トンネルＴの径方向外側向かって、前方筒部１１の外周縁１２の位置を超えない範囲で変更することが可能である。

このように後方筒部１３の外周縁１４の径方向における位置を、前方筒部１１の外周縁１２の位置に近付けることが可能な構成としておくことによって、特に掘進工程では、後方筒部１３の外周縁１４と掘削坑１０１の内壁面との間の隙間Ｇが小さい状態とすることで、隙間Ｇへの土砂の流れ込みを抑制することが可能である。

第３変形例において、後方筒部１３は、周方向において分割されているが、後方筒部１３のうち、上方に位置する後方筒部１３が設けられる範囲は、少なくとも掘削坑１０１の頂部を覆うことが可能な範囲であればよく、例えば、頂部の左右９０度（頂部を含めて１８０度）の範囲であってもよいし、頂部の左右１２０度（頂部を含めて２４０度）の範囲であってもよい。一方で、下方に位置する後方筒部１３は設けられていなくてもよい。

一方、後退工程では、後方筒部１３の外周縁１４と掘削坑１０１の内壁面との間の隙間Ｇを大きく、すなわち、段差Ｈを大きくしておくことによって、型鋼８０を胴体１０の段差Ｈ内に入り込ませることが可能である。なお、第３変形例では、連結部材１８が、前方筒部１１の外周縁１２と後方筒部１３の外周縁１４との間に所定の大きさの段差Ｈを生じさせる段部として機能する。

また、上記実施形態では、型鋼８０が、掘削坑１０１の内壁面に設けられる支保工材として用いられている。支保工程において掘削坑１０１に設けられる支保工材としては、型鋼８０に代えて、または、型鋼８０に加えて、吹付コンクリートが用いられてもよいし、型鋼８０に代えて、トンネルＴの軸方向において連結されるコンクリート製のセグメントリングといった覆工材が用いられてもよい。例えば、吹付コンクリートは、図示しない吹付機によって、エレクタ部７０により型鋼８０が組付けられる前に、後方筒部１３の後方に露出した掘削坑１０１の壁面へと吹き付けられる。

なお、段差Ｈの大きさは、支保工材が吹付コンクリートのみである場合には、吹付コンクリートの吹付厚さよりも大きく設定され、支保工材が鋼製部材である場合には、鋼製部材の径方向厚さよりも大きく設定される。

また、上記実施形態では、段差Ｈが胴体１０の全周にわたって設けられている。これに代えて、段差Ｈは、型鋼８０（支保工材）が設けられる箇所に対応した部分のみに設けられていてもよい。例えば、型鋼８０が掘削坑１０１の上方側半分にのみ設けられる場合は、胴体１０の上方側半分のみに段差Ｈを形成し、その他の部分には段差Ｈを設けないようにしてもよい。

換言すれば、後方筒部１３の外周縁１４は、トンネルＴの軸方向に直交する面での断面視において、少なくとも型鋼８０（支保工材）が設けられている範囲において、前方筒部１１の外周縁１２よりもトンネルＴの径方向内側に位置していればよい。このように段差Ｈが設けられる範囲を型鋼８０が設けられている範囲に限定することによって、後退工程において型鋼８０を胴体１０の段差Ｈ内に入り込ませることができるとともに、型鋼８０が設けられていない掘削坑１０１の壁面からの土砂の崩落を抑制することができる。

また、上記実施形態では、胴体１０の断面形状は円形状である。これに代えて、胴体１０の断面形状は、楕円状や角丸矩形状であってもよい。

また、上記実施形態では、トンネル掘削機１００は、推進ジャッキ５０の後方側にのみグリッパ部４０が設けられた構成となっているが、推進ジャッキ５０の前方側にもグリッパ部が設けられた構成であってもよい。このように推進ジャッキ５０の前方側にもグリッパ部を設けておくことによって、後方側のグリッパ部４０の位置を変更するグリッパ盛替え工程を円滑に行うことが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１００・・・トンネル掘削機
１０・・・胴体
１１・・・前方筒部
１２・・・前方筒部の外周縁
１３・・・後方筒部
１４・・・後方筒部の外周縁
１５・・・段部
１６・・・開口部
１７・・・閉塞部
１８・・・連結部材（段部）
２０・・・掘削部
３０・・・支持体
４０・・・グリッパ部
５０・・・推進ジャッキ
７０・・・エレクタ部
８０・・・型鋼（支保工材）
１０１・・・掘削坑
Ｔ・・・トンネル
Ｈ・・・段差

Claims (8)

1. 地中を掘削してトンネルを構築するトンネル掘削機であって、
   前記トンネルの軸方向に沿って延在する筒状の胴体と、
   前記胴体の前方において回転駆動される掘削部と、
   前記胴体の後方に配置され、前記軸方向に直交する方向に拡縮可能なグリッパ部と、
   前記胴体を支持するとともに、前記グリッパ部を前記軸方向に沿って移動可能に支持する支持体と、
   一端が前記グリッパ部に接続され他端が前記支持体に接続される推進ジャッキと、を備え、
   前記胴体は、前記掘削部側に設けられる前方筒部と、前記グリッパ部側に設けられる後方筒部と、を有し、
   前記後方筒部の外周縁は、前記軸方向に直交する面での断面視において、前記前方筒部の外周縁よりも前記トンネルの径方向内側に位置する、
   トンネル掘削機。
2. 前記前方筒部の外周縁と前記後方筒部の外周縁とは、前記前方筒部の外周縁と前記後方筒部の外周縁との間に所定の大きさの段差を生じさせる段部を介して接続される、
   請求項１に記載のトンネル掘削機。
3. 前記後方筒部は、周方向において分割された複数の部材で構成される、
   請求項１または２に記載のトンネル掘削機。
4. 前記前方筒部及び前記後方筒部は一体的に形成される、
   請求項１から３の何れか１つに記載のトンネル掘削機。
5. 前記後方筒部の外周縁の位置を、前記トンネルの径方向外側向かって、前記前方筒部の外周縁の位置を超えない範囲で変更可能な位置可変機構をさらに備える、
   請求項１から３の何れか１つに記載のトンネル掘削機。
6. 前記後方筒部には、前記後方筒部の内外を連通する開口部と、前記開口部を閉塞可能な閉塞部と、が設けられる、
   請求項１から５の何れか１つに記載のトンネル掘削機。
7. 請求項１から６の何れか１つに記載のトンネル掘削機を用いてトンネルを掘削するトンネル掘削方法であって、
   前記推進ジャッキを伸長し、前記グリッパ部から反力を得て前記掘削部により地中を掘削する掘進工程と、
   前記後方筒部の後方に露出した掘削坑の壁面に支保工材を設ける支保工程と、
   前記推進ジャッキを収縮し、前記軸方向に直交する方向から見て前記後方筒部と前記支保工材とが重なり合った状態とすることによって、前記トンネル掘削機を後退させる後退工程と、を含む、
   トンネル掘削方法。
8. 前記後方筒部の外周縁は、前記軸方向に直交する面での断面視において、少なくとも前記支保工材が設けられている範囲において、前記前方筒部の外周縁よりも前記トンネルの径方向内側に位置している、
   請求項７に記載のトンネル掘削方法。