JP2871430B2 - トンネルボーリングマシンの推進機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネルボーリングマ
シンの推進機構に係り、特に、油圧ジャッキの配置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】トンネルボーリングマシン（ＴＢＭ）と
は、一般に岩盤を円形断面で掘進する土木機械のことを
言う。掘削径はφ２m〜φ１２m程度までの広範囲に及
ぶ。掘進の工程は大別して掘削，ズリ搬出，推進，覆工
の４工程になる。以下図３及び図４を用いて各工程毎に
掘進手段を説明する。

【０００３】 掘削 カッタヘッド１を旋回モータ６で旋回ベアリング11を介
して旋回させながら、スラストジャッキ１２を伸ばして
ローラカッタ１７を岩盤に押し付けながら転動させて岩
盤を圧壊して掘削する。スラストジャッキ１２の推進反
力は、後胴グリッパ５を掘削後の岩盤トンネル壁に押し
付けて受ける。

【０００４】 ズリ搬出 掘削された岩盤片を一般にズリと呼ぶ。ズリはカッタヘ
ッド１の下部に堆積するが、ズリかき上げ板１４によ
り、カッタヘッド１の旋回に伴い、上方へかき上げら
れ、天部までかき上げると、ズリの自重でホッパー１５
内に落下する。カッタヘッド１の旋回方向が一定でない
と、右旋回用と左旋回用で、ズリかき上げ板１４の形状
を変えなければ、ホッパー内にうまくズリを落とすこと
が出来ない。よって、トンネルボーリングマシンでは、
一般にカッタヘッド旋回方向を一定として、かき上げ板
形状を一種類としている。尚、ホッパー内に落下したズ
リは、ベルトコンベア１６により機外へ搬出される。

【０００５】 推進 前胴２は前述の掘削工程によりスラストジャッキ１２で
推進する。掘削完了後、前胴グリッパ１３を岩盤トンネ
ル壁に押し付け、後胴グリッパ５は縮めて後胴３を引き
寄せる。この一連の動作を繰り返して前胴２と後胴３を
推進させる。

【０００６】 覆工 自立する堅固な岩盤の場合は、覆工を必要としないが、
崩壊性の岩盤では、トンネル壁が崩れないようにシール
ド工法で使用するセグメント１０をセグメントエレクタ
９を用いて組み立てて、覆工する場合がある。この場合
には、推進時に使用するグリッパを押し付けても推進反
力が充分に取れないため、セグメント１０を推進反力と
して使用し、後胴３の推進にはシールドジャッキ４を用
いる。

【０００７】ところで、前胴２を任意の方向へローリン
グさせずに推進するためには、全数トンネルボーリング
マシンの軸線と平行に配置したスラストジャッキ１２の
各々の動作速度を任意に制御する必要がある。そのた
め、各々のスラストジャッキに送られる作動油流量をサ
ーボ弁，流量可変ポンプ等で調整し、スラストジャッキ
全数に装備されたストローク計で実際の動作速度を検出
し、作動油流量調整にフィードバックして、各々のスラ
ストジャッキの動作速度を制御するようになっている。

【０００８】また、図５及び図６に示すように、相互に
隣接するスラストジャッキ１２を、トンネルボーリング
マシンの軸線と約１０度〜４５度の角度を持たせてＶ型
に配置し、カッタヘッド１のトルク反力を受け持ちなが
ら、掘削前進方向に推力を発生させるようにしたものも
ある。その他の構成は、図３及び図４と同様なので、同
一部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の図３及び図
４では、スラストジャッキ１２でカッタヘッド１のトル
ク反力を受け持てないため、前胴２に固定したトルクア
ーム７を後胴３まで延ばし、ローリング修正ジャッキ８
と後胴グリッパ５にトルクを伝達させてトルク反力を受
け持っている。このため、トルクアーム７が機内中心部
のスペースを専有し、機内メンテナンスの邪魔になって
いるという不具合があった。

【００１０】また、従来技術の図５及び図６では、スラ
ストジャッキ１２がＶ型配置となっており、全数同じ推
力をかけると、推進方向には力が発生するが、トルク反
力方向には力が釣り合ってしまい、トルク反力が受けら
れない。従って、トルク反力方向と逆向きのスラストジ
ャッキ１２は、トルク反力を大きくとるためには、あま
り推力をかけられず、効率の悪い使用方法になってい
た。

【００１１】そこで、本発明は、主に推進力を受け持つ
スラストジャッキと主にトルク反力を受け持つスラスト
ジャッキとを効果的に配置して大きな推力とトルク反力
が得られるトンネルボーリングマシンの推進機構を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の、本発明に係るトンネルボーリングマシンの推進機構
は、掘削するために一定の回転方向で回転するトンネル
ボーリングマシンのカッタヘッドのトルク反力を受け持
ちながら掘削前進方向に推力を発生させる複数の油圧ジ
ャッキの内、主にトルク反力を受け持つ油圧ジャッキを
掘削前進するトンネルボーリングマシンの軸線と角度を
持たせ、トルク反力用分力と前進用分力が発生可能に配
置したことを特徴とする。また、上記推進機構におい
て、主に前進力を受け持つ油圧ジャッキを掘削前進する
トンネルボーリングマシンの軸線と平行に配置するか、
もしくは、主にトルク反力を受け持つ油圧ジャッキのト
ンネルボーリングマシン軸線との配置角度よりも平行に
近い浅い角度で配置すると好適である。また、上記推進
機構において、主にトルク反力を受け持つ油圧ジャッキ
と、主に前進力を受け持つ油圧ジャッキとは、トンネル
ボーリングマシンの円形断面内で交互にかつ環状に配置
すると好適である。

【００１３】

【作用】前記構成によれば、トンネルボーリングマシン
のカッタヘッド回転方向は一定のため、推進力とトルク
反力とが各油圧ジャッキにより分担して受け持たれ、こ
れらの油圧ジャッキを速度制御しながら伸ばすことによ
り、トルク反力を受けながら推進することが可能とな
る。

【００１４】

【実施例】以下添付図面に基づいて、本発明の一実施例
を説明する。図１は本発明に係る推進機構を備えたトン
ネルボーリングマシンの側断面図、図２は図１のＡ−Ａ
矢視図である。尚、図１及び図２において、図３及び図
４と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略
する。

【００１５】図示のように、前胴２の隔壁２ａと後胴３
のリング状壁３ａとの間には、主に推力を受け持つ複数
本（図中では４本）の第一スラストジャッキ１２ａと主
にトルク反力を受け持つ複数本（図中では４本）の第二
スラストジャッキ１２ｂとが架設される。

【００１６】そして、主にトルク反力を受け持つ第二ス
ラストジャッキ１２ｂは掘削前進するトンネルボーリン
グマシンの軸線と所定の角度を持たせ、トルク反力用分
力と前進用分力が発生可能に配置している。

【００１７】また、主に前進力を受け持つ第一スラスト
ジャッキ１２ａは掘削前進するトンネルボーリングマシ
ンの軸線と平行に配置している。または、主にトルク反
力を受け持つ第二スラストジャッキ１２ｂのトンネルボ
ーリングマシン軸線との配置角度よりも平行に近い浅い
角度で配置してもよい。

【００１８】また、主にトルク反力を受け持つ第二スラ
ストジャッキ１２ｂと、主に前進力を受け持つ第一スラ
ストジャッキ１２ａとは、トンネルボーリングマシンの
円形断面内で交互にかつ環状に配置されている。

【００１９】このように構成されるため、カッタヘッド
１をカッタヘッド旋回ベアリング１１を介してカッタヘ
ッド旋回モータ６で一定方向に旋回させつつ、後胴グリ
ッパ５で後胴３を掘削壁面に固定して第一スラストジャ
ッキ１２ａ及び第二スラストジャッキ１２ｂをストロー
ク制御しながら伸ばすことにより、前胴２と共にカッタ
ヘッド１が推進し、地山を掘削する。

【００２０】この時、第一スラストジャッキ１２ａは主
に推力，第二スラストジャッキ１２ｂは主にトルク反力
をそれぞれ効率よく受け持つため、トンネルボーリング
マシンの性能が高揚される。

【００２１】図７に、本実施例のＮ型配置と図５及び図
６のＶ型配置の比較検討を示す。これからも分かるよう
に、全てのジャッキを同圧で伸ばした場合、Ｖ型ではト
ルク反力を受けられないが、Ｎ型では受けられる。ま
た、トルクと吊り合った場合、Ｖ型ではトルク反力が小
さくてすめば大きな推力が得られるが、Ｎ型では大きな
推力，トルクが得られる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、主
にトルク反力を受け持つ油圧ジャッキを掘削前進するト
ンネルボーリングマシンの軸線と角度を持たせ、トルク
反力用分力と前進用分力が発生可能に配置したので、ス
ペース確保を図った従来のＶ型配置の推進機構と同等の
専有スペースで、カッタヘッド回転方向が一定であるこ
とを利用して推力及びトルク反力を効率良く受けること
ができる推進機構が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る推進機構を備えたトンネルボーリ
ングマシンの一実施例を示す側断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】従来例のトンネルボーリングマシンの側断面図
である。

【図４】図３のＢ−Ｂ矢視図である。

【図５】異なった従来例のトンネルボーリングマシンの
側断面図である。

【図６】図５のＣ−Ｃ矢視図である。

【図７】本発明と従来例との比較検討図である。

【符号の説明】

１ カッタヘッド ２ 前胴 ３ 後胴 １２ａ 第一スラストジャッキ １２ｂ 第二スラストジャッキ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削するために一定の回転方向で回転す
   るトンネルボーリングマシンのカッタヘッドのトルク反
   力を受け持ちながら掘削前進方向に推力を発生させる複
   数の油圧ジャッキの内、主にトルク反力を受け持つ油圧
   ジャッキを掘削前進するトンネルボーリングマシンの軸
   線と角度を持たせ、トルク反力用分力と前進用分力が発
   生可能に配置したことを特徴とするトンネルボーリング
   マシンの推進機構。
2. 【請求項２】 主に前進力を受け持つ油圧ジャッキを掘
   削前進するトンネルボーリングマシンの軸線と平行に配
   置するか、もしくは、主にトルク反力を受け持つ油圧ジ
   ャッキのトンネルボーリングマシン軸線との配置角度よ
   りも平行に近い浅い角度で配置した請求項１記載のトン
   ネルボーリングマシンの推進機構。
3. 【請求項３】 主にトルク反力を受け持つ油圧ジャッキ
   と、主に前進力を受け持つ油圧ジャッキとは、トンネル
   ボーリングマシンの円形断面内で交互にかつ環状に配置
   した請求項１又は２記載のトンネルボーリングマシンの
   推進機構。