JP2852590B2 - トンネルボーリングマシーン - Google Patents
トンネルボーリングマシーンInfo
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
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Description
ーン、特に楕円断面形のトンネルを掘削するトンネルボ
ーリングマシーンに関する。
グマシーンAは、図5に示すように、マシーン本体であ
るメインフレーム20の掘進側先端部に円筒形のカッタ
ーヘッド10を配し、該カッターヘッド10の掘進方向
前面に、複数の切削カッター12を配した円形のカッタ
ー面11を備えている。実際の掘削時には、グリッパー
部30によって坑壁に掘削反力をとり、前記カッター面
を掘削地盤に押し当て、前記カッターヘッド10を回転
させながら前記装置本体を前進させ、トンネルを連続し
て掘削するものである。
Aには、そのカッターヘッド10をトンネル軸方向に対
して傾斜して掘進して、楕円断面形のトンネルを掘進
し、目的とする断面に近いトンネルを掘削して全余掘量
を少なくし、工期の短縮と作業効率を向上させようと意
図しているものが知られている。
カッターヘッド10をトンネル軸方向に傾斜するトンネ
ルボーリングマシーンは、例えばカッターヘッド10を
下向きに傾斜させた場合には後方からカッターヘッド1
0への推力を作用させると、カッターヘッド10に上向
きの余力が作用する。したがって、この状態で掘進を行
なうとトンネルボーリングマシーンは上向きに移動して
しまい直進性を保てないという問題がある。そしてこの
問題は、カッターヘッドを上向きにした場合にはトンネ
ルボーリングマシーンが下向きに移動し、またカッター
ヘッドを左又は右向きにした場合にはトンネルボーリン
グマシーンは右又は左に移動してしまうことにもなる。
なされたものであり、その目的とするところは、トンネ
ルボーリングマシンの直進性を維持して所期の掘進線形
に合致するようにしたトンネルボーリングマシーンを提
供せんとする。
ために簡単な装置をトンネルボーリングマシーンに取り
付け、しかもこの装置を自動制御してトンネルボーリン
グマシーンの掘進線形を自動的にコントロールせんとす
る。
みてなされたものであり、その要旨は、装置本体と、該
装置本体に回動自在に支持され、掘進方向の前面に円形
のカッター面を有するカッターヘッドと、前記カッター
ヘッドをトンネル軸方向に対して傾動させるため伸縮す
るシリンダー部材とを備え、前記シリンダー部材の伸縮
により前記カッターヘッドを掘進方向に対して任意の角
度に傾斜させ配設することにより、各種楕円形状にトン
ネルを掘削するトンネルボーリングマシーンにおいて、
前記カッターヘッドの傾斜によって生じるトンネル周方
向への掘削反力に相対する位置に、前記掘削反力に対抗
する押付力を抗壁を反力としてカッターヘッドに付勢す
る押付装置を設けたことを特徴とするトンネルボーリン
グマシーンにある。
は、前記トンネル周方向への掘削反力、あるいは掘削反
力による前記カッターヘッドの位置ずれを自動検知し、
その検知信号で前記押付装置の伸縮量を自動制御する制
御装置を付設し、前記制御装置により前記押付装置の伸
縮量を駆動制御してトンネルボーリングマシンの掘進線
形を自動的にコントロールするようにしたトンネルボー
リングマシーンにある。
より、傾斜角度に合わせて水平あるいは垂直又は傾斜楕
円形をした掘削断面のトンネルを施工するが、上記カッ
ターヘッドの傾斜角度によって生じるトンネル周方向の
掘削反力をその相対位置に押付装置を設けることにより
抗壁を反力として打ち消すことで、所期のトンネル掘進
方向への掘削を行なうことができる。
下のようになる。
ネルボーリングマシーンを添付図面の図1乃至図4に基
づいて説明する。
ンAは、掘削方向の前方に位置するカッターヘッド1
0、該カッターヘッド10を支持する装置本体としての
メインフレーム20、及び掘削反力をとるためのグリッ
パー部30で主要部を構成する。
の前面に円形のカッター面11を有し、カッター面11
には、多数の掘削カッター12を配しており、電動モー
ター14によってカッターヘッド10を回転駆動して地
盤を掘削する。また、カッターヘッド10は、可動連結
部21における連結ロッド21′を介してその後方のメ
インフレーム20に傾動自在に支持されている。
は、カッターヘッド10を傾動させる傾動シリンダー2
6を備え、また、後方部には、メインフレーム20に対
して摺動自在に嵌合するグリッパー部30を配してい
る。傾動シリンダー26の先端部は、カッターヘッド1
0の下端部に固定しており、この傾動シリンダー26の
シリンダーを伸縮させることにより、カッターヘッド1
0は可動連結部21の連結ロッド21′を中心に上下方
向に回動し、掘削方向に対するカッター面11の傾斜角
度を任意に設定することができる。また、メインフレー
ム20の後端部には、グリッパー部30による固定を解
除した際に、メインフレーム20を下方から支持するた
めのリヤサポート23を配設しており、このリヤサポー
ト23は、シリンダー構造によって伸縮可能な機構とな
っている。なお、メインフレーム20の側部には、ベル
トコンベヤー22を固定しており、カッターヘッド10
に設けた掻き上げ板13により掻き上げられた切削ズリ
が、このベルトコンベヤー22上に落下し後方側に搬送
される機構となっている。
から水平方向両側に伸縮自在に突出するグリッパーシリ
ンダー31を備え、その先端部には、坑壁に沿って円弧
状に湾曲したグリッパーシュー32を配している(図
4)。掘削反力をとる場合には、前記グリッパーシリン
ダー31を伸長させ、坑壁をグリッパーシュー32で押
圧することにより、グリッパー部30をこの位置に固定
する。また、スラストシリンダー24の基端部をグリッ
パー部30に固定し、先端部をマシーン本体としてのメ
インフレーム20側に固定しており、掘削時には、スラ
ストシリンダー24を伸長させることにより、前述のよ
うに固定したグリッパー部30に反力をとり、メインフ
レーム20と一体的にカッターヘッド10を前進させる
ものである。
カッターヘッド10の下部にカッタードラムサポート1
5を配し、メインフレーム20の上部にルーフサポート
25を設けており、これらによって上下方向にも支承さ
れながら掘進するものである。
マシーンAによってトンネルを掘削する工程を順に説明
する。
うに、傾動シリンダー26を伸縮させ、カッターヘッド
10を掘進方向に対して所定の角度に傾斜させる。
シリンダー31を水平方向両側に伸長させ、坑壁をグリ
ッパーシュー32で押圧し、グリッパー部30を固定す
る。なお、この際、後端部のリヤサポート23は収縮状
態にある。
ヘッド10を回転駆動すると共に、スラストシリンダー
24を伸長させ、前述の固定したグリッパー部30に反
力をとってカッターヘッド10を前進させる。これによ
り、グリッパー部30は固定位置を保ち、メインフレー
ム20と共にカッターヘッド10が前方に移動する。
を掘進した時点で掘削を一時停止する。この際、後端部
のリヤサポート23を伸長させ、メインフレーム20を
支持可能な状態とする。次いで、グリッパーシリンダー
31を収縮させ、グリッパー部30の固定を解除する。
このとき、メインフレーム20は、リヤサポート23に
より支持される。次いで、スラストシリンダー24を収
縮させ、グリッパー部30を位置(参照番号30′)ま
で移動し、次の掘削に備える。このような工程を繰り返
して、トンネルを順次掘削していくものである。
面11によって、トンネルを掘削した場合、その掘削断
面は、道路構築に適した水平方向に長い楕円形となる。
この楕円形は、構築すべき馬蹄形のトンネル断面に極め
て近い形状となっており、無駄な余堀部分を軽減するこ
とができる。なお、傾動シリンダー26を伸縮して、カ
ッターヘッド10の傾斜角度の設定を変えて、垂直方向
に長い楕円形状に掘削できるが、この場合、カッターヘ
ッド10を下方から支承するカッタードラムサポート1
5と、カッターヘッド10との連結部の傾斜も変化する
ので、カッタードラムサポート15とカッター基部との
間に傾斜調整台(図示せず)を介在させる。この傾斜調
整台は、傾斜角度に応じて種々のものを用意しておくこ
とが好ましい。
ー部材の伸縮により前記カッターヘッドを掘進方向に対
して任意の角度に傾斜させ配設することにより、各種楕
円形状のトンネルを掘削するトンネルボーリングマシー
ンに加えて以下の押付装置を付加する。
リングマシーンは、既述したようにカッターヘッドの傾
斜によって生じるトンネル周方向への掘削反力に相対す
る位置、云い換えればカッターヘッドの傾斜により傾斜
方向とは反対向きに傾斜角に応じた力が働らき、これを
抑制するために力が働く方向とは逆向きの力を強制的に
付勢する押付装置をトンネルボーリングマシーンに取付
けたことを要点とする。
ネル軸に対してθ度下向きにしたトンネルボーリングマ
シーンAについて説明する。この場合、トンネル周方向
に働く力はFvであるが、これと相対する位置としての
メインフレーム20の前方上部に抵壁に反力を与える方
向に押付装置として油圧シリンダ40を設置する。
るルーフサポート25の位置、すなわちこの位置はトン
ネル軸方向下方に傾斜したカッターヘッドの場合に掘進
力Thに対する反力がカッターヘッド中心の反力Th+
上方への分力Fvにおける掘削反力Fvに対応する押圧
力を抗壁を反力として打ち消す場所である。また、この
油圧シリンダー40は、図2に示すように、メインフレ
ーム20に固定したガイドボス51の中に取り付けたも
ので抗壁52に当接するルーフサポート25との間に設
置されている。
2に掛る掘削反力を計測してそれに対応する力を押し出
すこともできるが、図3に示す自動制御装置によって連
続して行なうことが掘進効率を高める上で好ましい。す
なわち、カッタヘッド10はスラストシリンダー24の
押圧力によって、上方に浮き上がるが、この浮き上がり
のカッターヘッドの位置ずれは装置本体とは別に設けた
レーザービーム発振器42からのレーザービーム50を
装置本体のメインフレーム20の上部に設置した位置セ
ンサーとしてのレーザービーム受光器43の上下動によ
って自動検知される。刻々と変化する検知信号はA/D
変換器44によってデジタル信号としてコンピューター
の演算器45に移されて演算され、演算された移動量を
油圧シリンダ40のストローク量として予め設定された
油圧量分を、モーターポンプMPによって油圧槽からの
油圧をコントローラ46によって制御された電磁弁47
により油圧配管48,49における油圧の流量方向と送
出量を動作して油圧シリンダ40のシリンダーロッドの
伸縮を調節することにより、上記カッターヘッド10に
掛った浮き上がり力を抑えて、トンネルボーリングマシ
ーンAを所期の掘進線形に掘進するようにする。
の面を水平方向に下方傾斜させた状態について述べた
が、上方傾斜することにより油圧シリンダーを装置本体
の下部に位置されることもでき、また、鉛直方向の左又
は右に傾斜したカッター面によって縦長のトンネル断面
を掘削することができる。
斜できるシリンダー部材を備えることにより各種楕円形
状のトンネルを掘削することができ、かつカッターヘッ
ドの傾斜によって生じるトンネル周方向への掘削反力に
相対する位置に、この掘削反力に対抗する押付力を抗壁
を反力としてカッターヘッドに付勢する押付装置を設け
たことにより、カッターヘッドの傾斜に伴なう掘進方向
の歪みの補正を行ない所期のトンネル掘進線形にしたが
って掘進することができる。
を制御装置によって駆動制御できるようにしたことによ
り、トンネルボーリングマシーンを単にトンネル軸方向
のみにコントロールするだけでなく、予め設定された掘
進線形に沿って連続して掘進することを可能にした。
を取り付けた状態の概略縦断面図である。
である。
グマシーンの縦断面図である。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 装置本体と、該装置本体に回動自在に支
持され、掘進方向の前面に円形のカッター面を有するカ
ッターヘッドと、前記カッターヘッドをトンネル軸方向
に対して傾動させるため伸縮するシリンダー部材とを備
え、前記シリンダー部材の伸縮により前記カッターヘッ
ドを掘進方向に対して任意の角度に傾斜させ配設するこ
とにより、各種楕円形状にトンネルを掘削するトンネル
ボーリングマシーンにおいて、 前記カッターヘッドの傾斜によって生じるトンネル周方
向への掘削反力に相対する位置に、前記掘削反力に対抗
する押付力を抗壁を反力としてカッターヘッドに付勢す
る押付装置を設けたことを特徴とするトンネルボーリン
グマシーン。 - 【請求項2】 前記押圧装置には、前記トンネル周方向
への掘削反力、あるいは掘削反力による前記カッターヘ
ッドの位置ずれを自動検知し、その検知信号で前記押付
装置の伸縮量を自動制御する制御装置を付設し、前記制
御装置により前記押付装置の伸縮量を駆動制御してトン
ネルボーリングマシンの掘進線形を自動的にコントロー
ルするようにした請求項1記載のトンネルボーリングマ
シーン。
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1992
- 1992-12-01 JP JP32207192A patent/JP2852590B2/ja not_active Expired - Fee Related
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