JP2552904B2 - 圧密式スリットカッタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、トンネルを掘削するために用いる圧密式ス
リットカッタに関し、更に詳細には、地圧の高い深層
部、特に第三紀〜第四紀の泥岩層又は砂岩層等におい
て、大径のトンネルを掘削するに適した圧密式スリット
カッタに関する。

＜従来の技術＞ 従来、トンネルを構築するための掘削機としては種々
提案されているが、例えば地下200〜1000m程度の深層部
に大径トンネルを構築する場合には、約100〜200kgf/cm
²程度の非常に高い地圧がかかり、掘削した掘削壁にゆ
るみが生じるので、掘削と同時に前記ゆるみを防止する
ことのできる掘削の開発が望まれている。

また土地不足問題等に鑑み、昨今では深層部に建設可
能と考えられる、例えば超電導電力貯蔵所、地下発電
所、地下変電所、圧縮空気貯蔵所、燃料貯蔵所等の要請
が現実化されようとするに及んで、これらに適した直径
10〜50m程度の大径とトンネルを構築するための掘削機
の開発が望まれている。

＜発明が解決しようとする課題＞ 本発明は、前記要望に基づくものでありその目的は、
地圧の高い場所や掘削壁のゆるみが生じる地山におい
て、大径のトンネルを効率よく掘削し、構築するのに適
した圧密式スリットカッタを提供することにある。

また本発明の他の目的は、トンネルの断面形状に合わ
せて、掘削することができる圧密式スリットカッタを提
供することにある。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、前記課題を解決したものであり、その要旨
とするところは、トンネルの外殻部を掘削しながら該外
殻部の掘削壁を圧密する掘削機であって、該掘削機が、
掘削機本体先部にトンネル外殻部を掘削するための複数
カッタと、前記が該カッタにより掘削したトンネル外殻
部の幅に対して同一幅以下であり、且つ後部に向かっ
て、前記掘削したトンネル外殻部の幅よりも拡大した形
状を有する掘削壁圧密部と、前記トンネル外殻部の掘削
壁を圧密するために前記掘削壁圧密部を振動させる振動
部とを備える圧密式スリットカッタにある。ここで前記
掘削壁圧密部を振動させる振動部は、油圧式ハンマによ
り前方方向に連続衝撃を与え、振動させる方法と公知の
バイブレータ機構により振動させる方法とを含むもので
ある。またトンネル外殻部の形状に合わせて掘削するた
めに、本発明の圧密式スリットカッタを上下に複数個連
結する連結部材を設置することにより、トンネル外殻部
全体を同時掘削することも可能である。さらにトンネル
外殻部を掘削するための複数のカッタは、公知の電動モ
ータ等により回転するシールド掘削用のものを含んでお
り、例えば１つの電動モータの回転作用を伝達歯車を介
して、複数のカッタに伝達し、同時に複数のカッタを回
転させることも可能である。

さらにまた前記掘削壁圧密部の形状は、前方が掘削し
たトンネル外殻部の幅と同一幅以下、すなわち抵抗の少
ない状態で侵入し得る幅であればよく、且つ後方に向か
って掘削壁を圧密するために前記トンネル外殻部幅より
も拡大した形状をなしておればよい。

＜実施例＞ 以下に本発明の実施例を図面を参照して、詳細に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

第１図において、１は本体前部1aと本体後部1bとから
なる圧密式スリットカッタであり、該圧密式スリットカ
ッタ本体には、各駆動装置の制御装置が設置されてい
る。２は本体前記1aの先部前面に切羽を掘削するために
連設されたカッタであって、該カッタの前方円周部には
ビット３が配設されている。４は、本体後部1bに設置さ
れた電動モータ10の回転作用を、カッタ２に伝達するた
めの動力伝達シャフトであり、４本の動力伝達シャフト
４は夫々本体前部1a内を通って本体後部1bの前方に設け
られた減速ギヤボックス11に連結されている。すなわち
電動モータ10の回転歯車（図示せず）が公知の減速ギヤ
ボックス11内に設置された減速歯車（図示せず）と歯合
して回転することにより、各減速歯車（図示せず）を介
して電動モータ10の回転作用が夫々の動力伝達シャフト
４へ伝達され、夫々のカッタ２を回転させることができ
るのである。また５は、カッタ２により掘削したトンネ
ル外殻部の掘削壁を圧密するための掘削壁圧密部であ
る。該掘削壁圧密部５の形状は、前部5aがカッタ２によ
り掘削したトンネル外殻部の幅、すなわちカッタ２の直
径幅と同一な幅を有しており、後部5bは前記前部5aから
後方に向かって次第に幅広となる形状を有している。６
は衝撃部6aに衝撃を与え、本体前部の掘削壁圧密を振動
させるためのハンマであって、該ハンマ６は、ピストン
（図示せず）を内設した油圧式シリンダ７と連結され、
本体前部内に内設されている。12は本体後部1bの前方に
設置されたグリッパであり、13は該本体後部1bの後方に
設置されたグリッパである。14は、前記本体後部1bの前
方と後方を連結する油圧式シリンダであって、該油圧式
シリンダ14によって掘削機本体を前方に推進させること
ができる。15は本発明の圧密式スリットカッタ１を連設
するための連結部材であって、該連結部材により圧密式
スリットカッタをリング状に連結することにより、トン
ネル外殻部を同時掘削することも可能となる。16は遠隔
制御用通信ケーブルであり、各々の駆動装置に配設され
た制御装置に指令信号を送信するケーブルである。

次に前記圧密式スリットカッタの動作について説明す
る。

まず圧密式スリットカッタ１は、施工現場である地中
の空間領域内に設置される。次に地上の監視室から遠隔
制御用ケーブル16を使って指令が送信され、圧密式スリ
ットカッタ１により掘削が開始されているのであって、
本体後部1bに設置されたグリッパ13を伸長し、圧密式ス
リットカッタ本体を、トンネル外殻部に固定する。続い
て前方グリッパ12を収縮した状態に保持し、油圧式シリ
ンダ14を伸長しながら電動モータ10を回転させる。該電
動モータ10の回転作用は減速ギヤボックス11を介して動
力伝達シャフト４に伝達され、カッタ２が回転し、前方
の切羽が掘削される。同時に、本体前部1aに内設された
油圧式シリンダ７が伸縮運動することにより、該油圧式
シリンダ７に連結されたハンマ６が前方の衝撃部材6aに
衝撃を与え本体前部1aを振動させる。この振動及び前記
本体後方部1bに設置された油圧式シリダ14の伸長より、
本体前部1aの側面に設けられた掘削壁圧密部５の前部5a
がカッタ２と共に前進し、後方の掘削壁圧密部５の後部
5bによって、掘削壁を圧密しながら本体前部1aと本体後
方部1bの前方部とが掘進する。次いで前記油圧式シリン
ダ14の伸長が最大に達したところで、前方のグリッパ12
を伸長し、圧密式スリットカッタ１を圧密された掘削壁
に固定する。該掘削壁への固定と同時に後方のグリッパ
13を収縮させながらシリンダ14を収縮させ、本体後方部
1bの後方部を前方に推進させる。このような動作を監視
室からの制御によって繰り返すことにより、圧密式スリ
ットカッタ１を推進させ、切羽を掘削しながら掘削した
掘削壁を圧密することができるのである。

＜発明の効果＞ 以上説明してきたように本発明によれば、カッタによ
り切羽を掘削しながら掘削壁を圧密し、即時に掘削壁の
ゆるみが防止される圧密式スリットカッタが提供される
ので、地圧の高い例えば深層部に大径のトンネルを構築
する場合にも、掘削した直後から周辺地山を圧密補強す
ることが可能であり、吹付けコンクリート等による一次
支保を必要とせずに効率よく、且つ容易にトンネルの外
殻部を掘削することができる。また本発明の圧密式スリ
ットカッタをトンネルの形状に合わせて連結することに
より、トンネル外殻部を同時掘削することも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の圧密式スリットカッタの概略図であ
る。 １……圧密式スリットカッタ、２……カッタ、５……掘
削壁圧密部、６……ハンマー、12,13……グリッパ、15
……連結部材。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネルの外殻部を掘削しながら該外殻部
   の掘削壁を圧密する掘削機であって、該掘削機が、掘削
   機本体先部にトンネル外殻部を掘削するための複数カッ
   タと、前記が該カッタにより掘削したトンネル外殻部の
   幅に対して同一幅以下であり、且つ後部に向かって、前
   記掘削したトンネル外殻部の幅よりも拡大した形状を有
   する掘削壁圧密部と、前記トンネル外殻部の掘削壁を圧
   密するために前記掘削壁圧密部を振動させる振動部とを
   備える圧密式スリットカッタ。
2. 【請求項２】前記掘削機本体が、前記掘削機を複数連結
   するために連結部材を本体の上下にそれぞれ配備する請
   求項１記載の圧密式スリットカッタ。