JP2767229B2 - トンネル掘削工法 - Google Patents

トンネル掘削工法

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JP2767229B2 JP8069136A JP6913696A JP2767229B2 JP 2767229 B2 JP2767229 B2 JP 2767229B2 JP 8069136 A JP8069136 A JP 8069136A JP 6913696 A JP6913696 A JP 6913696A JP 2767229 B2 JP2767229 B2 JP 2767229B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、トンネル掘削工法、
主として硬岩層の切羽を無発破工法で能率的に掘削する
ための工法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、無発破工法により硬岩層をトンネ
ル掘削する場合、削岩機により切羽を削孔し、この削孔
に割岩機の拡張ロッドを挿入するなどしてその周辺切羽
にひび割れを入れ、この切羽をブレーカーにより破砕し
てバックホー、ベルトコンベア等のズリだし装置により
搬出する方法が一般に採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の掘削工法では、削孔からズリ出しに至るまでの各工程
毎に、削孔機、割岩機、ブレーカー及びズリ出し機を切
羽の手前で交互に入れ替えて施工するため、施工能率が
悪く、単位時間当たりの掘削量も2.0m3/h 程度と少ない
のが現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は、走行架台1
の内部に、前後端が開放された円形胴体からなる作業機
搭載ドラム2がその水平軸心回りに回転駆動自在に複数
の周面支持ローラー3により支承され、前記作業機搭載
ドラム2の内部は円周方向に複数の作業機搭載室8a,
8b,8cに区分され、各作業機搭載室8a,8b,8
cにはその床版9a,9b,9c上に油圧削岩機10
a、油圧割岩機10b、油圧ブレーカー10cがそれぞ
れ設置されたトンネル掘削装置を用い、先ず作業機搭載
ドラム2を回転して油圧削岩機10aを設置した作業機
搭載室8aを所定回転位置に位置させ、この状態で切羽
を油圧削岩機10aで削孔し、次に作業機搭載ドラム2
をさらに所定角度回転して隣接の作業機搭載室8bを所
定回転位置に位置させ、この状態で油圧割岩機10bに
より前記削孔の周辺切羽にひび割れを入れ、さらに作業
機搭載ドラム2を所定角度回転してさらに隣接の作業機
搭載室8cを所定回転位置に位置させ、この切羽をブレ
ーカー10cにより破砕するようにしたトンネル掘削工
法を提案するものである。
【0005】この発明は、走行架台1の内部に、前後端
が開放された円形胴体からなる作業機搭載ドラム2がそ
の水平軸心回りに回転駆動自在に複数の周面支持ローラ
ー3により支承され、前記作業機搭載ドラム2の内部は
円周方向に複数の作業機搭載室8a,8b,8cに区分
され、各作業機搭載室8a,8b,8cにはその床版9
a,9b,9c上に油圧削岩機10a、油圧割岩機10
b、油圧ブレーカー10cがそれぞれ設置されたトンネ
ル掘削装置を用い、先ず作業機搭載ドラム2を回転して
油圧削岩機10aを設置した作業機搭載室8aを所定回
転位置に位置させ、この状態で切羽を油圧削岩機10a
で削孔し、次に作業機搭載ドラム2をさらに所定角度回
転して隣接の作業機搭載室8bを所定回転位置に位置さ
せ、この状態で油圧割岩機10bにより前記削孔の周辺
切羽にひび割れを入れ、さらに作業機搭載ドラム2を所
定角度回転してさらに隣接の作業機搭載室8cを所定回
転位置に位置させ、この切羽をブレーカー10cにより
破砕し、掘削により排出された土砂は、走行架台1の両
側に設置したズリ出し機14により掻きとって後方に搬
出するようにしたトンネル掘削工法を提案するものであ
る。
【0006】この発明は、走行架台1の内部に、前後端
が開放された円形胴体からなる作業機搭載ドラム2がそ
の水平軸心回りに回転駆動自在に複数の周面支持ローラ
ー3により支承され、前記作業機搭載ドラム2の内部は
円周方向に複数の作業機搭載室8a,8b,8cに区分
され、各作業機搭載室8a,8b,8cにはその床版9
a,9b,9c上に油圧削岩機10a、油圧割岩機10
b、油圧ブレーカー10cがそれぞれ前後方向に移動自
在に設置されたトンネル掘削装置を用い、先ず作業機搭
載ドラム2を回転して油圧削岩機10aを設置した作業
機搭載室8aを所定回転位置に位置させ、この状態で切
羽を油圧削岩機10aで削孔し、次に作業機搭載ドラム
2をさらに所定角度回転して隣接の作業機搭載室8bを
所定回転位置に位置させ、この状態で油圧割岩機10b
により前記削孔の周辺切羽にひび割れを入れ、さらに作
業機搭載ドラム2を所定角度回転してさらに隣接の作業
機搭載室8cを所定回転位置に位置させ、この切羽をブ
レーカー10cにより破砕し、掘削により排出された土
砂は、走行架台1の両側に設置したズリ出し機14によ
り掻きとって後方に搬出するようにしたトンネル掘削工
法を提案するものである。
【0007】この発明は、走行架台の内部に、前後端が
開放された円形胴体からなる作業機搭載ドラムがその水
平軸心回りに回転駆動自在に複数の周面支持ローラーに
より支承され、前記作業機搭載ドラムの内部は円周方向
に複数の作業機搭載室に区分され、各作業機搭載室には
その床版上に油圧で俯仰する工具取付アームを垂直軸回
りに旋回可能とした油圧削岩機、油圧割岩機、油圧ブレ
ーカーがそれぞれ前後方向に移動自在に設置されたトン
ネル掘削装置を用い、先ず作業機搭載ドラムを回転して
油圧削岩機を設置した作業機搭載室を所定回転位置に位
置させ、この状態で切羽を油圧削岩機で削孔し、次に作
業機搭載ドラムをさらに所定角度回転して隣接の作業機
搭載室を所定回転位置に位置させ、この状態で油圧割岩
機により前記削孔の周辺切羽にひび割れを入れ、さらに
作業機搭載ドラムを所定角度回転してさらに隣接の作業
機搭載室を所定回転位置に位置させ、この切羽をブレー
カーにより破砕し、掘削により排出された土砂は、走行
架台の両側に設置したズリ出し機により掻きとって後方
に搬出するようにしたトンネル掘削工法を提案するもの
である。
【0008】
【作用】掘削作業に際しては、作業工程に応じて作業機
搭載ドラム2を順次回転してその作業機搭載室8a,8
b,8cをそれぞれ所定回転位置に移動させながら、油
圧削岩機10a、油圧割岩機10b、油圧ブレーカー1
0cを順次工程毎に個別に用い又は複数同時併用して、
作業機械の入れ替えをすることなく迅速かつ能率的に掘
削作業を行うことが可能となる。
【0009】油圧削岩機10a、油圧割岩機10b、油
圧ブレーカー10cは、油圧で俯仰するアームを上下左
右に旋回することにより、切羽に対して個々に広範囲に
各種作業を行うことができると共に、作業機搭載室8
a,8b,8cを回転して任意の回転位置において各種
掘削作業が可能であるため、全体としてより広範囲に切
羽を掘削して大断面トンネルの構築施工が可能となる。
【0010】掘削により排出された土砂は、ズリ出し機
14により掻きとって、ベルトコンベア等により後方に
搬出する。
【0011】
【実施例】まず、この発明工法に使用するトンネル掘削
装置について説明すると、図1に示すように略アーチ型
に構成された格納庫状の走行架台1の内部に、前後端が
開放された円形胴体からなる作業機搭載ドラム2がその
水平軸心回りに回転自在に支承されている。
【0012】作業機搭載ドラム2は、その外周面に沿っ
て走行架台1の内面の複数箇所に回転自在に設けた周面
支持ローラー3と、作業機搭載ドラム2の環状の後端面
の円周方向に沿って走行架台1の後部に回転自在に設け
た端面押さえローラー4とにより回転自在に支承され、
また外周にはその円周方向に沿ってチェーン又はラック
等のギヤ5が取付けられ、これに走行架台1に回転自在
に設けた駆動スプロケット、又はピニオンギヤ等の駆動
歯車6が噛み合い、この駆動歯車6をモーター7により
回転駆動することにより回転するように構成されてい
る。
【0013】なお、作業機搭載ドラム2は、周面支持ロ
ーラー3の一部又は全部をモーターにより回転駆動可能
として、この駆動周面支持ローラー3により回転するよ
うに構成してもよい。
【0014】作業機搭載ドラム2の内部は円周方向に複
数の作業機搭載室8a,8b,8cに区分され、各作業
機搭載室8a,8b,8cには、その床版9a,9b,
9c上に異種の作業機械である油圧削岩機10a、油圧
割岩機10b、油圧ブレーカー10cがそれぞれ1又は
2以上設置されている。
【0015】油圧削岩機10a、油圧割岩機10b、油
圧ブレーカー10cは、それぞれその基台11a,11
b,11cを床版9a,9c,9d上に前後方向に沿っ
て設置した進退ガイド12に移動自在に取付けて設置位
置を前後に自由に変更できるように、また必要に応じて
作業機搭載ドラム2の後方に取り出すことができるよう
になっている。
【0016】走行架台1にはその両外側に設置台13が
設けられ、これにガイドレール等により前後に移動自在
に油圧ショベル等のズリ出し機14が設置され、また走
行架台1の前部の下部コーナーの内側部分には吹付ロボ
ット15が設置されている。なお、油圧削岩機10a、
油圧割岩機10b、油圧ブレーカー10cは、油圧で俯
仰する工具取付アーム16を垂直軸回りに旋回可能で、
かつ前後方向の水平軸回りに旋回可能とされ、切羽に対
して広範囲に作業を行えるようにすると共に、作業機搭
載室8a,8b,8cが上側センターに位置しない状態
においても各作業機械の工具取付アーム16を任意な方
向に作動できるようになっている。
【0017】従って、油圧削岩機10a、油圧割岩機1
0b、油圧ブレーカー10cは主として作業機搭載ドラ
ム2の上側センターの位置において使用するが、上側セ
ンターばかりでなく作業仕様に応じて任意の回転位置に
おいて使用することができ、かつ複数の作業機械を同時
に用いて複数の作業工程を同時に行うこともできる。
【0018】走行架台1は台車17及びモーター駆動の
駆動台車18により、レール19上を走行駆動し、施工
位置にて停止してアウトリガー20により支持固定する
ようになっている。
【0019】トンネル掘削作業に際しては上記構成のト
ンネル掘削装置を用い、走行架台1をレール19に沿っ
て硬岩質の切羽付近まで走行移動し、ここで先ず作業機
搭載ドラム2を回転してその作業機搭載室8aを主とし
て上側センター等、所定回転位置に位置させ、この状態
で切羽を油圧削岩機10aで削孔し、次に作業機搭載ド
ラム2をさらに所定角度回転してその作業機搭載室8b
を主として上側センター等、所定回転位置に位置させ、
この状態で削孔に割岩機10bの拡張ロッドを圧入する
などしてその周辺切羽にひび割れを入れ、さらに作業機
搭載ドラム2を所定角度回転してその作業機搭載室8c
を主として上側センター等、所定回転位置に位置させ、
この切羽をブレーカー10cにより破砕する。
【0020】掘削により排出された土砂は、ズリ出し機
14により掻きとって、ベルトコンベア等により後方に
搬出し、また吹付ロボット15により随時必要に応じて
吹付作業を行うと共に、スライド式油圧削岩機を利用し
てロックボルト工を行う。
【0021】
【発明の効果】以上の通りこの発明によれば、作業工程
に応じて作業機搭載ドラムを順次回転してその作業機搭
載室をそれぞれ所定回転位置に移動させながら、各室の
作業機械を順次工程毎に個別に用い又は複数同時併用し
て、作業機械の入れ替えをすることなく迅速かつ能率的
に掘削作業を連続して行うことが可能となる。
【0022】そして掘削により排出された土砂は、掘削
後において走行架台の側面に設置したズリ出し機により
直ちに掻きとって、ベルトコンベア等により後方に搬出
することができる。
【0023】各作業機械は、油圧で俯仰するアームを上
下左右に旋回することにより、切羽に対して個々に広範
囲に各種作業を行うことができると共に、作業機搭載室
を回転して任意の回転位置において各種掘削作業が可能
であるため、全体としてより広範囲に切羽を掘削して大
断面トンネルの構築施工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に用いる掘削装置の正面図。
【図2】この発明に用いる掘削装置の横断平面図。
【図3】この発明に用いる掘削装置の側面図。
【図4】この発明に用いる掘削装置の作業機搭載ドラム
の支持ローラー部分の縦断正面図。
【図5】この発明に用いる掘削装置の作業機搭載ドラム
の回転機構部分の縦断正面図。
【図6】この発明に用いる掘削装置の背面図。
【図7】この発明に係る作業機搭載ドラムの一態様を示
す正面図。
【図8】この発明に係る作業機搭載ドラムの縦断側面
図。
【図9】この発明に係る作業機搭載ドラムの内部構造の
一例を示す横断平面図。
【図10】この発明に係る作業機搭載ドラムの内部構造
の他の例を示す横断平面図。
【図11】この発明に係る作業機搭載ドラムの他の態様
を示す正面図。
【図12】この発明に係る作業機搭載ドラムの内部構造
の他の例を示す縦断側面図。
【図13】この発明に係る作業機搭載ドラムの内部構造
の他の例を示す横断平面図。
【図14】この発明に係る作業機搭載ドラムの内部構造
の他の例を示す横断平面図。
【符号の説明】
1 走行架台 2 作業機搭載ドラム 3 周面支持ローラー 4 端面押さえローラー 5 ギヤ 6 駆動歯車 7 モーター 8a 作業機搭載室 8b 作業機搭載室 8c 作業機搭載室 9 床版 10a 油圧削岩機 10b 油圧割岩機 10c 油圧ブレーカー 11a 基台 11b 基台 11c 基台 12 進退ガイド 13 設置台 14 ズリ出し機 15 吹付ロボット 16 工具取付アーム 17 台車 18 駆動台車 19 レール 20 アウトリガー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−33585(JP,A) 特開 平6−280478(JP,A) 特開 昭62−268492(JP,A) 特公 昭47−39976(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/00 E21D 9/10 E21D 11/10 E21C 11/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 走行架台の内部に、前後端が開放された
    円形胴体からなる作業機搭載ドラムがその水平軸心回り
    に回転駆動自在に複数の周面支持ローラーにより支承さ
    れ、前記作業機搭載ドラムの内部は円周方向に複数の作
    業機搭載室に区分され、各作業機搭載室にはその床版上
    に油圧削岩機、油圧割岩機、油圧ブレーカーがそれぞれ
    設置されたトンネル掘削装置を用い、先ず作業機搭載ド
    ラムを回転して油圧削岩機を設置した作業機搭載室を所
    定回転位置に位置させ、この状態で切羽を油圧削岩機で
    削孔し、次に作業機搭載ドラムをさらに所定角度回転し
    て隣接の作業機搭載室を所定回転位置に位置させ、この
    状態で油圧割岩機により前記削孔の周辺切羽にひび割れ
    を入れ、さらに作業機搭載ドラムを所定角度回転してさ
    らに隣接の作業機搭載室を所定回転位置に位置させ、こ
    の切羽をブレーカーにより破砕することを特徴とするト
    ンネル掘削工法。
  2. 【請求項2】 走行架台の内部に、前後端が開放された
    円形胴体からなる作業機搭載ドラムがその水平軸心回り
    に回転駆動自在に複数の周面支持ローラーにより支承さ
    れ、前記作業機搭載ドラムの内部は円周方向に複数の作
    業機搭載室に区分され、各作業機搭載室にはその床版上
    に油圧削岩機、油圧割岩機、油圧ブレーカーがそれぞれ
    設置されたトンネル掘削装置を用い、先ず作業機搭載ド
    ラムを回転して油圧削岩機を設置した作業機搭載室を所
    定回転位置に位置させ、この状態で切羽を油圧削岩機で
    削孔し、次に作業機搭載ドラムをさらに所定角度回転し
    て隣接の作業機搭載室を所定回転位置に位置させ、この
    状態で油圧割岩機により前記削孔の周辺切羽にひび割れ
    を入れ、さらに作業機搭載ドラムを所定角度回転してさ
    らに隣接の作業機搭載室を所定回転位置に位置させ、こ
    の切羽をブレーカーにより破砕し、掘削により排出され
    た土砂は、走行架台の両側に設置したズリ出し機により
    掻きとって後方に搬出することを特徴とするトンネル掘
    削工法。
  3. 【請求項3】 走行架台の内部に、前後端が開放された
    円形胴体からなる作業機搭載ドラムがその水平軸心回り
    に回転駆動自在に複数の周面支持ローラーにより支承さ
    れ、前記作業機搭載ドラムの内部は円周方向に複数の作
    業機搭載室に区分され、各作業機搭載室にはその床版上
    に油圧削岩機、油圧割岩機、油圧ブレーカーがそれぞれ
    前後方向に移動自在に設置されたトンネル掘削装置を用
    い、先ず作業機搭載ドラムを回転してその作業機搭載室
    を所定回転位置に位置させ、この状態で切羽を油圧削岩
    機で削孔し、次に作業機搭載ドラムをさらに所定角度回
    転して油圧削岩機を設置した作業機搭載室を所定回転位
    置に位置させ、この状態で切羽を油圧削岩機で削孔し、
    次に作業機搭載ドラムをさらに所定角度回転して隣接の
    作業機搭載室を所定回転位置に位置させ、この状態で油
    圧割岩機により前記削孔の周辺切羽にひび割れを入れ、
    さらに作業機搭載ドラムを所定角度回転してさらに隣接
    の作業機搭載室を所定回転位置に位置させ、この切羽を
    ブレーカーにより破砕し、掘削により排出された土砂
    は、走行架台の両側に設置したズリ出し機により掻きと
    って後方に搬出することを特徴とするトンネル掘削工
    法。
  4. 【請求項4】 走行架台の内部に、前後端が開放された
    円形胴体からなる作業機搭載ドラムがその水平軸心回り
    に回転駆動自在に複数の周面支持ローラーにより支承さ
    れ、前記作業機搭載ドラムの内部は円周方向に複数の作
    業機搭載室に区分され、各作業機搭載室にはその床版上
    に油圧で俯仰する工具取付アームを垂直軸回りに旋回可
    能とした油圧削岩機、油圧割岩機、油圧ブレーカーがそ
    れぞれ前後方向に移動自在に設置されたトンネル掘削装
    置を用い、先ず作業機搭載ドラムを回転して油圧削岩機
    を設置した作業機搭載室を所定回転位置に位置させ、こ
    の状態で切羽を油圧削岩機で削孔し、次に作業機搭載ド
    ラムをさらに所定角度回転して隣接の作業機搭載室を所
    定回転位置に位置させ、この状態で油圧割岩機により前
    記削孔の周辺切羽にひび割れを入れ、さらに作業機搭載
    ドラムを所定角度回転してさらに隣接の作業機搭載室を
    所定回転位置に位置させ、この切羽をブレーカーにより
    破砕し、掘削により排出された土砂は、走行架台の両側
    に設置したズリ出し機により掻きとって後方に搬出する
    ことを特徴とするトンネル掘削工法。
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CN107083967B (zh) * 2017-06-20 2023-06-27 武汉大学 利用水力压裂技术辅助隧道掘进机掘进极硬岩的方法及系统
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