JP2943096B2 - 大断面トンネル構築工法に用いるトンネル掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大断面トンネル構築工
法に用いるトンネル掘進機に関する。

【０００２】

【従来の技術】大断面トンネルを構築する工法としては
リングシールド工法、Ｓルーフ工法等が知られている。
前述のリングシールド工法は、筒状のトンネル掘進機で
大断面トンネルの外殻部のみをリング状に先行掘削し、
セグメントで覆工体を構築した後に内部の土砂を掘削し
て大断面トンネルを構築する工法である。

【０００３】前述のＳルーフ工法は、大断面トンネルの
外殻部に沿って小口径の先行トンネルを、裏込めコンク
リートを打設するシールド式の小口径トンネル掘進機に
より、ほぼトンネル径の間隔を置いて逐次掘進し、次に
先行トンネルとの中間部分を裏込めコンクリートの一部
を切削しながら小口径の後行トンネルを掘進し、裏込め
コンクリートを打設して先行トンネルと後行トンネルを
重ね合せ一体化してリング状のトンネル覆工構造体と
し、その内部を掘削して大断面トンネルを構築する工法
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】リングシールド工法は
筒状のトンネル掘進機を必要とし、そのトンネル掘進機
は大断面トンネルの外殻形状に合致した非常に大きな筒
状となるので、そのトンネル掘進機を製作することは大
変困難であるし、大変高価なものとなる。

【０００５】これに対してＳルーフ工法は小口径トンネ
ル掘進機を用いれば良いから、そのトンネル掘進機を容
易に製作できるし、安価なものとなる。しかしながら、
小口径トンネル掘進機により掘進したトンネル断面は円
形となり、先行トンネルと後行トンネルをリング状に連
続させるには先行トンネルを掘進した後に、その先行ト
ンネルの一部分を重複しながら後行トンネルを掘進する
ので、余分に掘進することになってトンネル掘進の作業
効率が悪い。

【０００６】そこで、本発明は前述の課題を解決できる
ようにしたＳルーフ工法に用いるのに最適なる大断面ト
ンネル構築工法に用いるトンネル掘進機を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は掘進機本体
１の前端部に円形カッタヘッド２を、その前面が掘進方
向と直角となり、かつ回転軸が掘進方向と平行にして取
付け、前記掘進機本体１の前端部に、前記円形カッタヘ
ッド２の外周面と略同一曲率の鼓形でその軸方向長さが
円形カッタヘッド２の直径と略等しいドラムカッタヘッ
ド３を、回転軸が掘進方向と直角で、かつ円形カッタヘ
ッド２の前面と平行として取付けた大断面トンネル構築
工法に用いるトンネル掘進機である。第２の発明は、前
記第１発明に係る第１のトンネル掘進機と、掘進機本体
１の前端部に円形カッタヘッド２を、その前面が掘進方
向と直角で、かつ回転軸が掘進方向と平行にして取付け
た第２のトンネル掘進機との組み合せより成る大断面ト
ンネル構築工法に用いるトンネル掘進機である。第３の
発明は、第１の発明に係るトンネル掘進機と前記請求項
２記載の第１のトンネル掘進機を、掘進機本体１に複数
の円形カッタヘッド２と、その隣接する円形カッタヘッ
ド２間の掘削できない部分を掘削する補助掘削機構６０
を取付けたものとした大断面トンネル構築工法に用いる
トンネル掘進機である。第４の発明は、前記第２の発明
に係る第２のトンネル掘進機を、掘進機本体１に複数の
円形カッタヘッド２と、その隣接する円形カッタヘッド
２間の掘削できない部分を掘削する補助掘削機構６０を
取付けたものとした大断面トンネル構築工法に用いるト
ンネル掘進機である。第５の発明は、ドラム２４に複数
のビット２６を、そのビット２６の軸方向軌跡が円弧状
となるように取付けて第１、第２ドラムカッタヘッド２
０，２１とし、その第１ドラムカッタヘッド２０と第２
ドラムカッタヘッド２１をギヤボックス２７の相対向し
た面に回転自在に取付け、そのギヤボックス２７の前面
に回転カッタ２２を取付け、前記ギヤボックス２７内に
主駆動軸３２と、その主駆動軸３２を第１、第２ドラム
カッタヘッド２０，２１と回転カッタ２２に連結する傘
歯車機構３１を設けてドラムカッタヘッド３とした大断
面トンネル構築工法に用いるトンネル掘進機である。第
６の発明は、掘進機本体１の前端部に円形カッタヘッド
２を、その前面が掘進方向と直角となり、かつ回転軸が
掘進方向と平行にして取付け、前記掘進機本体１の前端
部に、前記円形カッタヘッド２の外周面と略同一曲率の
鼓形でその軸方向に沿って略Ｖ字状となったドラムカッ
タヘッド３を、回転軸が掘進方向と直角で、かつ円形カ
ッタヘッド２の前面と平行で、軸方向両端面が円形カッ
タヘッド２の接線に沿うようにして取付け大断面トンネ
ル構築工法に用いるトンネル掘進機である。

【０００８】

【作 用】第１の発明に係るトンネル掘進機によれ
ば、円形カッタヘッド２により円形断面のトンネルを掘
進し、ドラムカッタヘッド３により鼓形断面のトンネル
を掘進し、しかもその両方のトンネルが連続するので、
同一曲率の凸湾曲部４５と凹湾曲部４６を有するトンネ
ルを掘進できる。第２の発明に係る掘進機によれば、第
１のトンネル掘進機で掘進したトンネルと第２のトンネ
ル掘進機で掘進したトンネルを重複して掘進せずに連続
させることができる。第３、第４の発明に係るトンネル
掘進機によれば、１度の掘進作業で大きな断面のトンネ
ルを掘進できる。第５の発明に係るトンネル掘進機によ
れば、主駆動軸３２を駆動することで第１、第２ドラム
カッタヘッド２０，２１と回転カッタ２２を駆動でき
る。第６の発明に係るトンネル掘進機によれば円形カッ
タヘッド２により円形断面のトンネルを掘進し、ドラム
カッタヘッド３により前記円形断面のトンネルの切線に
沿う２つの直線状部を有する断面のトンネルを掘進し、
しかもその両方のトンネルが連続するので、円弧状部と
その円弧状部と連続し逆ハ字状の２つの直線状部を有す
るトンネルを掘進できる。

【０００９】

【実 施 例】図１と図２に示すように、スキンプレー
トと呼ばれる筒状の掘進機本体１の前部には円形カッタ
ヘッド２とドラムカッタヘッド３が回転自在に設けら
れ、その掘進機本体１は図３に示すように半円形断面形
状となった凸湾曲部４とほぼ半円形断面形状となった凹
湾曲部５を直線状で相互に平行となった第１直線部６と
第２直線部７により一体的に連結した筒状となり、その
第１、第２直線部６，７の前端部における凹湾曲部５寄
りは図１に示すようにほぼ半円形状に切欠きされて切欠
凹部８を有している。

【００１０】前記円形カッタヘッド２は図１と図２に示
すように円板状の回転体１０の前面に複数のビット１１
を取付けたもので、その回転体１０の後面にフレーム１
２を介してリング状回転体１３が固設しており、前記掘
進機本体１の前部寄りに支持フレーム１４が固設され、
この支持フレーム１４の凸湾曲部４寄りにリング状支持
体１５が前方に向けて固設してあり、このリング状支持
体１５に前記リング状回転体１３が軸受１６を介して回
転自在に支承され、円形カッタヘッド２は掘進機本体１
の前端面１ａよりも若干前方に突出して凸湾曲部４に沿
って回転自在となり、その円形カッタヘッド２の回転軸
は掘進方向と平行となっている。

【００１１】前記支持フレーム１４には第１駆動モータ
１７が取付けられ、この第１駆動モータ１７で駆動され
るピニオン１８が前記リング状回転体１３に設けたリン
グギヤ１９に噛合している。

【００１２】前記ドラムカッタヘッド３は図４に示すよ
うに、第１ドラムカッタヘッド２０と第２ドラムカッタ
ヘッド２１と回転カッタ２２を備え、第１、第２ドラム
カッタヘッド２０，２１は漏斗状の外周面２３を有する
ドラム２４に複数の取付座２５を放射状に固着し、その
取付座２５に複数のビット２６を取付けたもので、その
ドラム２４の小径部がギヤボックス２７の上下に相対向
して回転自在に支承され、第１、第２ドラムカッタヘッ
ド２０，２１の各ビット２６の軸方向の配列軌跡は前記
円形カッタヘッド２の外周面と略同一曲率の凹円弧状と
なり、ドラムカッタヘッド３は軸方向に円形カッタヘッ
ド２の外周面と略同一曲率の鼓形で軸方向長さが円形カ
ッタヘッド２の外径と略同一となり、前記ギヤボックス
２７の前面に回転カッタ２２が回転自在に支承され、こ
の回転カッタ２２の回転軸は前記第１、第２ドラムカッ
タヘッド２０，２１の回転軸と９０度位相がずれてい
る。

【００１３】前記ギヤボックス２７には第１ドラムカッ
タヘッド２０を駆動する第１駆動軸２８と第２ドラムカ
ッタヘッド２１を駆動する第２駆動軸２９と回転カッタ
２２を駆動する第３駆動軸３０が設けてあり、この第
１、第２駆動軸２８，２９は傘歯車機構３１を介して主
駆動軸３２に連結し、第３駆動軸３０は主駆動軸３２に
連結している。

【００１４】前記傘歯車機構３１は図５（ａ）に示すよ
うに、主駆動軸３２に設けて第１駆動傘歯車３３を第１
駆動軸２８に設けた第１従動傘歯車３４に噛合し、主駆
動軸３２に設けた第２駆動傘歯車３５を中間傘歯車３６
を介して第２駆動軸２９に設けた第２従動傘歯車３７に
噛合してあり、駆動軸３２を一方向に駆動すると第１駆
動軸２８が他方向に回転し、第２駆動軸２９が一方向に
回転する。

【００１５】このようであるから、主駆動軸３２を駆動
すると第１ドラムカッタヘッド２０と第２ドラムカッタ
ヘッド２１が逆方向に回転駆動され、第１、第２ドラム
カッタヘッド２０，２１の掘削反力がバランスするため
に掘進機本体１は掘進方向から外れる力が作用しないよ
うになる。

【００１６】つまり、第１ドラムカッタヘッド２０の掘
削反力と第２ドラムカッタヘッド２１の掘削反力が相互
に打ち消し合うから、掘進機本体１にドラムカッタヘッ
ド回転方向の力が作用せずに正しく掘進方向に掘進でき
る。

【００１７】また、主駆動軸３２、傘歯車機構３１はギ
ヤボックス２７内に設けられ、第１、第２、第３駆動軸
２８，２９，３０のギヤボックス２７貫通部分をシール
材でシールしてあり、これにより傘歯車機構３１に泥水
等が流入することを防止できる。

【００１８】前記ギヤボックス２７は図１に示すように
支持フレーム１４の凹湾曲部５寄りに固設されて円形カ
ッタヘッド２より若干前方に突出し、その第１、第２ド
ラムカッタヘッド２０，２１の回転軸は掘進方向と直角
で円形カッタヘッド２の前面と平行となり、かつ掘進方
向の位置は円形カッタヘッド２と略同一で、第３駆動軸
３０（ドラムカッタヘッド３の軸方向中央部３ａ）は円
形カッタヘッド２の回転中心２ａの真下に位置し、ドラ
ムカッタヘッド３の各ビット２６は円形カッタヘッド２
の外周面に沿って回転する。

【００１９】前記ギヤボックス２７の後端部には第２駆
動モータ３８が取付けてあり、送水管３９で円形カッタ
ヘッド２の裏面側に水を供給して掘削した土砂と水を混
合して泥水とし、泥水を吸引管４０で吸引して排出する
ようにしてある。なお、泥水状による土砂排出方法に限
らず、スクリューコンベヤによる排出でもよい。

【００２０】前記傘歯車機構３１は図５（ｂ）に示す構
成としても良い。つまり、第１駆動軸２８と第２駆動軸
２９を一体とし、第３駆動軸３０と主駆動軸３２を別体
とし、その第３駆動軸３０に設けた傘歯車３０ａを第１
従動傘歯車３４に噛合してある。

【００２１】このようにすれば、３つの傘歯車で第１、
第２、第３駆動軸２８，２９，３０を回転できる。

【００２２】前記傘歯車機構３１は図５（ｃ）に示す構
成としても良い。つまり、第１駆動軸２８と第２駆動軸
２９を別体として自在継手３１ａで連結し、第３駆動軸
３０と主駆動軸３２を別体とし、その第３駆動軸３０に
設けた傘歯車３０ａを第１従動傘歯車３４に噛合してあ
る。

【００２３】このようにすれば、３つの傘歯車で第１、
第２、第３駆動軸２８，２９，３０を回転できるし、第
１駆動軸２８と第２駆動軸２９をハ字状とすることがで
きる。

【００２４】次に掘進動作を説明する。第１、第２駆動
モータ１７，３８を駆動して円形カッタヘッド２とドラ
ムカッタヘッド３を回転しながら掘進機本体１を推進し
て地山を掘削する。

【００２５】これにより、図６の仮想線で示すように円
形カッタヘッド２で円形断面の第１トンネル４１が掘進
され、ドラムカッタヘッド３で鼓形断面の第２トンネル
４２が掘進され、その第２トンネル４２の第１トンネル
４１と反対側の掘削面４３は第１トンネルと同一曲率の
半円形となり、全体のトンネル４４は半円形状の凸湾曲
面４５と半円形状の凹湾曲面４６と平行となった第１、
第２面４７，４８を有する断面形状となる。

【００２６】このようであるから、図６に示すトンネル
４４を掘進した後に次のトンネルを掘進すると既に掘進
したトンネル（以下先行トンネルと言う）と次に掘進し
たトンネル（以下後行トンネルと言う）の凸湾曲面４５
と凹湾曲面４６が一致して先行トンネルと後行トンネル
が連続し、しかも凸湾曲面４５と凹湾曲面４６が一致す
るから先行トンネルの第１、第２面４７，４８に対して
後行トンネルの第１、第２面４７，４８を一直線でなく
ある角度を有して掘進でき、Ｓルーフ工法により大断面
トンネルを構築する際に大断面トンネルの外殻部に沿っ
たリング状のトンネルを効率良く掘進できる。

【００２７】例えば、図７に示すように大断面トンネル
４９の外殻部に沿ってリング状のトンネル５０を効率良
く掘進できる。この場合には先行トンネルを１つおきに
掘進した後に後行トンネルを掘進しても良いし、順次連
続して掘進しても良い。

【００２８】次に他の実施例を説明する。図８と図９と
図１０に示すように、円形カッタヘッド２を複数隣接し
て取付け、隣接する円形カッタヘッド２間に補助掘削機
構６０が設けてあり、図８に示す場合にはトンネル掘進
機全体が直線状となり、図９に示す場合は円弧状とな
り、図１０の場合にはＶ字状となっている。

【００２９】前記補助掘削機構６０はドラムカッタヘッ
ド３と同一構造で、隣接する円形カッタヘッド２間の未
掘削部分を掘削するものであり、この補助掘削機構６０
は実開平３−７９３９５号公報や実開平４−１７４９５
号公報に示すようにカッタを揺動させる揺動式カッタと
しても良い。

【００３０】前述の図８のトンネル掘進機によれば長尺
なトンネルが一度に掘進でき、図９のトンネル掘進機に
よれば長尺で円弧状断面のトンネルを一度に掘進でき、
図１０のトンネル掘進機によればＶ字状断面のトンネル
を一度に掘進できる。

【００３１】また、図８、図９、図１０のトンネル掘進
機を組み合せて掘進すれば大断面トンネルの外殻部に沿
ってリング状のトンネルを効率良く掘進できる。つま
り、第１実施例のトンネル掘進機ではトンネルを掘進し
た後に次のトンネルを掘進する工程を多数回繰り返して
リング状のトンネルを掘進するか、あるいは複数台のト
ンネル掘進機によって先行トンネルの後に後行トンネル
を凸湾曲面と凹湾曲面を重ね合せて連続して掘進するが
図８、図９、図１０に示すトンネル掘進機であれば前述
の繰り返し回数及びトンネル掘進機投入台数が少なくな
る。

【００３２】図１１に示すように、３つの円形カッタヘ
ッド２を鉤形状に配設して設け、隣接する円形カッタヘ
ッド２間に前述と同様な補助掘削機構６０を設けて鉤形
状のトンネル掘進機としてある。

【００３３】図１２に示すように、３つの円形カッタヘ
ッド２を直線状に配設して設け、中央の円形カッタヘッ
ド２と対向して円形カッタヘッド２を設け、隣接する円
形カッタヘッド２間に前述と同様な補助掘削機構６０を
設けてＴ字状のトンネル掘進機としてある。

【００３４】図１１のトンネル掘進機であれば鉤形状断
面のトンネルを掘進できるし、図１２のトンネル掘進機
であればＴ字状断面のトンネルを掘進でき、前述の図
８、図９、図１０に示すトンネル掘進機と図１１、図１
２に示すトンネル掘進機を組み合せ掘進すれば、種々の
形状のリング状のトンネルを効率良く掘進できる。

【００３５】なお、図１１に示す補助掘削機構６０を構
成する第２ドラムカッタヘッド２１のドラム２４の外周
面２３は漏斗状外周面２３ａとＶ字状外周面２３ｂを有
し、その各外周面に取付座２５を介してビット２６がそ
れぞれ取付けられており、隣接する第２ドラムカッタヘ
ッド２１のＶ字状外周面２３ｂに設けたビット２６相互
が一直線となるし、相対向して鉤形状に掘進したトンネ
ルの内隅角部が直線となるようにしてある。

【００３６】また、図１２に示す２つの補助掘削機構６
０の第２ドラムカッタヘッド２１と１つの補助掘削機構
６０の第１、第２ドラムカッタヘッド２０，２１のドラ
ム２４は前述と同様な形状となり、Ｔ字状に掘進したト
ンネルの両側隅角部が直線となるようにしてある。

【００３７】以上の各実施例はドラムカッタヘッド３の
回転中心を円形カッタヘッド２の前面と掘進方向に略同
一位置としたが、図１３に示すようにドラムカッタヘッ
ド３の回転中心を円形カッタヘッド２の前面よりも掘進
方向後側に位置させても良い。

【００３８】このようにすれば、掘進機本体１を推進し
てトンネルを掘進する際に円形カッタヘッド２により円
形断面の第１トンネルが掘進され、その後にドラムカッ
タヘッド３により鼓形断面の第２トンネルが掘進され
る。つまり、円形カッタヘッド２の掘進残した部分をド
ラムカッタヘッド３で掘進する。これにより、砂れき層
などの弱い地盤を効率良く掘進できる。

【００３９】これに対して、図１に示すようにドラムカ
ッタヘッド３を円形カッタヘッド２よりも前方に突出さ
せたトンネル掘進機の場合には、ドラムカッタヘッド３
でまず掘進し、その後に円形カッタヘッド２で掘進する
ので、円形カッタヘッド２の掘進負荷が減少し、固い地
盤の掘進に好適となる。

【００４０】以上の各実施例は円形カッタヘッド２とド
ラムカッタヘッド３を有するトンネル掘進機を１台又は
複数台用いるようにしたが、前述の円形カッタヘッド２
とドラムカッタヘッド３を有するトンネル掘進機を第１
のトンネル掘進機とし、図示は省略するが円形カッタヘ
ッド２のみを有するトンネル掘進機を第２のトンネル掘
進機とし、この第１、第２のトンネル掘進機を組み合せ
て大断面トンネル構築工法に用いるトンネル掘進機とし
ても良い。

【００４１】前記第２のトンネル掘進機としては第１実
施例のトンネル掘進機においてカッタドラムヘッド３を
取り除いたもの（通常のトンネル掘進機）や、図８、図
９、図１０、図１１、図１２に示すトンネル掘進機にお
いてドラムカッタヘッド３を取り除いたものが適用され
る。

【００４２】例えば図１４に示すように、複数の円形カ
ッタヘッド２を円弧状に配設し、隣接する円形カッタヘ
ッド２間に補助掘削機構６０をそれぞれ設け、両端の円
形カッタヘッド２にドラムカッタヘッド３をそれぞれ設
けた第１のトンネル掘進機Ｂと、３つの円形カッタヘッ
ド２と２つの補助掘削機構６０と１つのドラムカッタヘ
ッド３を備えた第１のトンネル掘進機Ｂと、４つの円形
カッタヘッド２を直線状に配設し、隣接する円形カッタ
ヘッド２間に補助掘削機構６０を設けた第２のトンネル
掘進機Ｃと複数の円形カッタヘッド２を円弧状に配設
し、隣接する円形カッタヘッド２間に補助掘削機構６０
を設けた第２のトンネル掘進機Ｃを用いれば、図１４に
示すように上下２つの大断面トンネル４９の外殻部に沿
ってほぼ８字状のリング状トンネル５０を掘進できる。

【００４３】以上の各実施例はドラムカッタヘッド３の
第１駆動軸２８と第２駆動軸２９を一直線状としてドラ
ムカッタヘッド３で掘進したトンネルの断面形状が平行
となった２つの直線状の面を有する鼓形とし、全体のト
ンネル４４が半円形状の凸湾曲面４５と半円形状の凹湾
曲面４６を有する断面形状とし、先行トンネルと後行ト
ンネルの凸湾曲面４５と凹湾曲面４６を重ね合せて連続
させるようにしたが、図１５に示すようにドラムカッタ
ヘッド３の第１駆動軸２８と第２駆動軸２９をＶ字状と
して第１ドラムカッタヘッド２０と第２ドラムカッタヘ
ッド２１をＶ字状としても良い。

【００４４】以下その具体構造を図１５に基づいて説明
する。主駆動軸３２（ドラムカッタヘッド３の軸方向中
央部３ａ）は円形カッタヘッド２の外周面に接近した位
置となり、第１駆動軸２８と第２駆動軸２９は主駆動軸
３２を中心として一直線に対して円形カッタヘッド２よ
り離れる方向に向けて斜めとなり、これによって第１ド
ラムカッタヘッド２０と第２ドラムカッタヘッド２１は
軸方向に対してＶ字状となっている。

【００４５】これにより、第１、第２ドラムカッタヘッ
ド２０，２１の軸方向に配設した複数のビット２６が円
形カッタヘッド２の外周面に沿い、第１、第２ドラムカ
ッタヘッド２０，２１の大径側の軸方向端面２０ａ，２
１ａ（ドラムカッタヘッド３の軸方向両端面）はＶ字状
で、かつ円形カッタヘッド２の接線に沿うようになる。

【００４６】なお、ギヤボックス２７は円形カッタヘッ
ド２の外周面よりも回転中心２ａ寄りとなるから、ギヤ
ボックス２７の前端面は円形カッタヘッド２の裏面側に
位置してドラムカッタヘッド３の回転中心は円形カッタ
ヘッド２の裏面側としてある。

【００４７】これにより、図１６に示すように円形カッ
タヘッド２により円形断面の第１トンネル７０が掘進さ
れ、ドラムカッタヘッド３により曲率が第１トンネル７
０と同一曲率の円弧状凹部７２と円弧状凹部７３と第１
トンネル７０の切線に沿い逆ハ字状となった第１、第２
直線部７４，７５で囲まれた第２トンネル７１が掘進さ
れ、全体のトンネル７６は円弧状部７７と円弧状部７８
および逆ハ字状となった第１、第２直線部７９，８０で
囲まれた略扇形断面形状となる。

【００４８】このようであるから、先行トンネルと後行
トンネルの第１、第２直線部７９，８０が一致し、しか
も各トンネルの第１、第２直線状部７９，８０の仮想延
長線は図１７のように一点で交差するので、大断面トン
ネル８１の外殻部に沿って真円形のリング状トンネル８
２を効率良く掘進できる。

【００４９】

【発明の効果】第１の発明に係るトンネル掘進機によれ
ば、円形カッタヘッド２により円形断面のトンネルを掘
進し、ドラムカッタヘッド３により鼓形断面のトンネル
を掘進し、しかもその両方のトンネルが連続するので、
同一曲率の凸湾曲部４５と凹湾曲部４６を有するトンネ
ルを掘進できる。これにより、先行トンネルと後行トン
ネルを重複せずに連続して掘進することができ、大断面
トンネルの外殻部に沿ってリング状のトンネルを効率良
く掘進できる。

【００５０】第２の発明に係るトンネル掘進機によれ
ば、第１のトンネル掘進機で掘進したトンネルと第２の
トンネル掘進機で掘進したトンネルを重複せずに連続し
て掘進させることができる。これにより、大断面トンネ
ルの外殻部に沿ってリング状のトンネルを第１、第２の
トンネル掘進機を用いて効率良く短時間に掘進できる。

【００５１】第３、第４の発明に係るトンネル掘進機に
よれば、１度の掘進作業で大きな断面のトンネルを掘進
できる。これにより、大断面トンネルの外殻部に沿って
リング状のトンネルを効率良くより短時間に掘進でき
る。

【００５２】第５の発明に係るトンネル掘進機によれ
ば、主駆動軸３２を駆動することで第１、第２ドラムカ
ッタヘッド２０，２１と回転カッタ２２を駆動できる。
これにより、１つの駆動源で第１、第２ドラムカッタヘ
ッド２０，２１と回転カッタ２２を駆動できるから、駆
動系が単純な構成となる。

【００５３】第６の発明に係るトンネル掘進機によれば
円形カッタヘッド２により円形断面のトンネルを掘進
し、ドラムカッタヘッド３により前記円形断面のトンネ
ルの接線に沿う２つの直線状部を有する断面のトンネル
を掘進し、しかもその両方のトンネルが連続するので、
円弧状部とその円弧状部と連続し逆ハ字状の２つの直線
状部を有するトンネルを掘進できる。これにより、先行
トンネルと後行トンネルの直線状部が連続し、その各ト
ンネルの直線状部の仮想延長線は一点で交差するので、
先行トンネルと後行トンネルを重複して掘進せずに大断
面トンネルの外殻部に沿って真円形のリング状のトンネ
ルを効率良く掘進できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す縦断面図である。

【図２】図１の前面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図４】ドラムカッタヘッドの断面図である。

【図５】傘歯車機構の説明図である。

【図６】掘削したトンネルの断面形状の説明図である。

【図７】大断面トンネルの外殻部に掘進したリング状ト
ンネルの断面形状の説明図である。

【図８】本発明の第２実施例を示す前面図である。

【図９】本発明の第３実施例を示す前面図である。

【図１０】本発明の第４実施例を示す前面図である。

【図１１】本発明の第５実施例を示す前面図である。

【図１２】本発明の第６実施例を示す前面図である。

【図１３】本発明の第７実施例を示す縦断面図である。

【図１４】リング状トンネルの掘進の一例を示す説明図
である。

【図１５】本発明の第８実施例を示す前面図である。

【図１６】掘削したトンネルの断面形状の説明図であ
る。

【図１７】大断面トンネルの外殻部に沿って掘進したリ
ング状トンネルの断面形状の説明図である。

【符号の説明】

１…掘進機本体 ２…円形カッタヘッド ３…ドラムカッタヘッド ２０…第１ドラムカッタヘッド ２１…第２ドラムカッタヘッド ２２…回転カッタ ２４…ドラム ２５…取付座 ２６…ビット ２７…ギヤケース ３１…傘歯車機構 ３２…主駆動軸 ４４…トンネル ４５…凸湾曲面 ４６…凹湾曲面 ４９…大断面トンネル ５０…リング状トンネル ６０…補助掘削機構 ７０…第１トンネル ７１…第２トンネル ８１…大断面トンネル ８２…リング状トンネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 盛代司 東京都港区赤坂２丁目３番６号 株式会 社小松製作所 本社内 (56)参考文献 特開 平５−25999（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−143398（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−210193（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−94394（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/08

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘進機本体（１）の前端部に円形カッタ
   ヘッド（２）を、その前面が掘進方向と直角となり、か
   つ回転軸が掘進方向と平行にして取付け、前記掘進機本
   体（１）の前端部に、前記円形カッタヘッド（２）の外
   周面と略同一曲率の鼓形でその軸方向長さが円形カッタ
   ヘッド（２）の直径と略等しいドラムカッタヘッド
   （３）を、回転軸が掘進方向と直角で、かつ円形カッタ
   ヘッド（２）の前面と平行として取付けた大断面トンネ
   ル構築工法に用いるトンネル掘進機。
2. 【請求項２】 前記請求項１記載の第１のトンネル掘進
   機と、 掘進機本体１の前端部に円形カッタヘッド（２）を、そ
   の前面が掘進方向と直角で、かつ回転軸が掘進方向と平
   行にして取付けた第２のトンネル掘進機との組み合せよ
   り成る大断面トンネル構築工法に用いるトンネル掘進
   機。
3. 【請求項３】 前記請求項１に記載したトンネル掘進機
   と前記請求項２記載の第１のトンネル掘進機において、 掘進機本体１に複数の円形カッタヘッド（２）と、その
   隣接する円形カッタヘッド（２）間の掘削できない部分
   を掘削する補助掘削機構（６０）を取付けた請求項１又
   は請求項２記載の大断面トンネル構築工法に用いるトン
   ネル掘進機。
4. 【請求項４】 前記請求項２記載の第２のトンネル掘進
   機において、 掘進機本体（１）に複数の円形カッタヘッド（２）と、
   その隣接する円形カッタヘッド（２）間の掘削できない
   部分を掘削する補助掘削機構（６０）を取付けた請求項
   ２又は請求項３記載の大断面トンネル構築工法に用いる
   トンネル掘進機。
5. 【請求項５】 ドラム（２４）に複数のビット（２６）
   を、そのビット（２６）の軸方向軌跡が円弧状となるよ
   うに取付けて第１、第２ドラムカッタヘッド（２０），
   （２１）とし、その第１ドラムカッタヘッド（２０）と
   第２ドラムカッタヘッド（２１）をギヤボックス（２
   ７）の相対向した面に回転自在に取付け、そのギヤボッ
   クス（２７）の前面に回転カッタ（２２）を取付け、前
   記ギヤボックス（２７）内に主駆動軸（３２）と、その
   主駆動軸（３２）を第１、第２ドラムカッタヘッド（２
   ０），（２１）と回転カッタ（２２）に連結する傘歯車
   機構（３１）を設けてドラムカッタヘッド（３）とした
   請求項１又は２又は３又は４記載の大断面トンネル構築
   工法に用いるトンネル掘進機。
6. 【請求項６】 掘進機本体（１）の前端部に円形カッタ
   ヘッド（２）を、その前面が掘進方向と直角となり、か
   つ回転軸が掘進方向と平行にして取付け、前記掘進機本
   体（１）の前端部に、前記円形カッタヘッド（２）の外
   周面と略同一曲率の鼓形でその軸方向に沿って略Ｖ字状
   となったドラムカッタヘッド（３）を、回転軸が掘進方
   向と直角で、かつ円形カッタヘッド（２）の前面と平行
   で、軸方向両端面が円形カッタヘッド（２）の接線に沿
   うようにして取付けた大断面トンネル構築工法に用いる
   トンネル掘進機。