JP3100126B2 - トンネル掘削機の簡易エレクタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、トンネル掘削機
の簡易エレクタ装置に関し、特にトンネル内面に円弧状
に湾曲した支保部材をリング状に組付ける為の簡易エレ
クタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】 従来、比較的硬質の岩盤等にトンネル
を掘削するトンネル掘削機としては、オープン型トンネ
ル掘削機と、シールド型トンネル掘削機とが適用され
る。特開平８−３１２２８９号公報にも記載のように、
オープン型トンネル掘削機は、カッターヘッド、掘削機
本体、カッターヘッドを駆動する機構、掘削機本体から
後方へ延びるメインフレーム（メインビーム）、このメ
インフレームの後部に装備されたグリッパー装置、グリ
ッパー装置と掘削機本体とを連結し掘進の推進力を発生
させる複数のスラストジャッキ、トンネル内面にセグメ
ントを覆工するエレクタ装置と同様のエレクタ装置等を
備えている。このエレクタ装置は、本体フレームと、本
体フレームに旋回可能に装備されたエレクタ本体と、エ
レクタ本体を旋回駆動する旋回機構とを有する。

【０００３】硬質の岩盤にオープン型トンネル掘削機に
より掘削する場合は、トンネル内面をセグメントで覆工
する必要はなく、トンネルの長さ方向適当間隔おきにＨ
型鋼等の支保部材をリング状に組付け、トンネル内面に
モルタル等を吹付けて崩落や肌落ち等が生じないように
する。この場合、エレクタ装置により、トンネルの底部
側から順に、円弧状に湾曲した支保部材をエレクタ本体
で１本ずつ把持してトンネル内面に移動させて組付け、
その後エレクタ本体を周方向へ旋回移動させてから次の
支保部材を組付け、その支保部材を組付け済みの支保部
材にボルト結合するのを繰り返して、支保部材を全周に
亙ってリング状に組付ける。但し、この場合、支保部材
を地山にアンカーボルト等で固定する訳ではなく、支保
部材をほぼリング状に組付けた状態で周方向に拡張する
ことでトンネル内面に組付けることになる。

【０００４】シールド型トンネル掘削機は、カッターヘ
ッド、前胴と中胴と後胴とを含む掘削機本体、カッター
ヘッドを駆動する機構、掘削機本体の後部に装備された
グリッパー装置、グリッパー装置から前胴へ掘進の推進
力を発生させる複数のスラストジャッキ、トンネル内面
にセグメントを覆工するエレクタ装置を備えている。こ
のエレクタ装置は、前記同様に、本体フレームと、本体
フレームに旋回可能に装備されたエレクタ本体と、エレ
クタ本体を旋回駆動する旋回機構とを有する。このシー
ルド型トンネル掘削機により比較的崩落し易い地盤を掘
削する場合は、トンネル内面をセグメントで覆工しなが
ら掘削するが、硬質の岩盤を掘削する場合は、トンネル
内面をセグメントで覆工する必要はなく、オープン型ト
ンネル掘削機と同様に、エレクタ装置を介して、トンネ
ルの長さ方向適当間隔おきにＨ型鋼等の支保部材をリン
グ状に組付け、トンネル内面にモルタル等を吹付けて崩
落や肌落ち等が生じないようにする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、エレク
タ装置を介してトンネル内面に支保部材を組付ける際
に、エレクタ本体により支保部材を所定位置にセットで
きるものの、そのセットされた支保部材は、セット済み
の支保部材の端部にボルト連結を介して支持するため、
エレクタ本体による支持が無くなると、支保部材が倒れ
たり、落下したりする虞がある。そこで、数人の人手に
より各支保部材を支えながら支保部材を全周にセット
し、最後にリング状にセットした支保部材を周方向に拡
張してトンネル内面に押しつけることで支保部材を安定
的に固定する。それ故、大重量の各支保部材を人手を介
して支えながら組付けるため、作業能率が低く、作業を
安全に進めることが難しい。

【０００６】エレクタ装置は、エレクタ本体をエレクタ
フレームを介して旋回させることでセグメントや支保部
材を１本ずつ組付け対象位置にセットできるだけであ
り、セグメントで覆工する場合には、覆工済みのセグメ
ントに組付け中のセグメントを固定することができる
が、支保部材はトンネル長さ方向に所定間隔おきに設け
られる関係上、覆工済みのリング状の支保部材に組付け
中の支保部材を固定することは不可能であり、エレクタ
装置はリング状にセットした支保部材を支持し得るよう
にはなっていない。

【０００７】本発明の目的は、支保部材をトンネル内面
にリング状に組付ける際に能率的に安全に組付けること
のできる安価な簡易エレクタ装置を提供することであ
る。

【０００８】請求項１のトンネル掘削機の簡易エレクタ
装置は、トンネル掘削機に装備され、トンネル内面に円
弧状に湾曲した支保部材をリング状に組付ける為の簡易
エレクタ装置であって、トンネルの内周面の少なくとも
上半部の内側付近に沿って配設され、外周側に支保部材
を案内するガイド溝を有するガイド部材と、前記ガイド
部材のガイド溝に沿ってワイヤを繰り出し可能であり、
その繰り出したワイヤを支保部材に連結した状態で巻取
ることにより支保部材をガイド部材のガイド溝に沿って
移動させるウインチ装置とを備えたものである。

【０００９】前記ガイド部材は、トンネルの内周面の少
なくとも上半部の内側付近に沿って配設されるが、トン
ネル内周面の下半部側に延長されていてもよく、全周に
わたるように配設されていてもよい。ガイド部材の外周
側に形成したガイド溝に沿って支保部材を案内すること
ができる。ウインチ装置は、ガイド部材のガイド溝に沿
ってワイヤを繰り出し可能で、その繰り出したワイヤを
支保部材に連結した状態で巻取ることにより支保部材を
ガイド部材のガイド溝に沿って移動させる。

【００１０】ここで、例えば、複数の円弧状の支保部材
の端部同士をピン連結し、先頭の支保部材をウインチ装
置のワイヤで巻取ってガイド溝に沿って引っ張っていく
と、後続の支保部材もガイド溝に沿って引っ張られてい
き、トンネルの内周面の内側付近にほぼリング状にセッ
トされてガイド部材で支持される。その後、何らかの手
段により、複数の支保部材をトンネルの内周面へ押圧し
て組付ければよい。前記ガイド部材がトンネルの内周面
の少なくとも上半部にあれば、複数の円弧状の支保部材
を連結したものを引っ張って移動させ、トンネルの内周
面の内側付近に位置させた状態に支持することができる
ので、支保部材を人手で支えたりする必要がなく、ウイ
ンチ装置により能率的に複数の支保部材を移動させて組
付けることができる。

【００１１】請求項２のトンネル掘削機の簡易エレクタ
装置は、請求項１の発明において、前記ウインチ装置
は、複数のピン連結された支保部材をガイド部材のガイ
ド溝に沿って移動させることを特徴とするものである。
ガイド部材の端部同士をピン連結しておき、先頭の支保
部材をウインチ装置で引っ張っていくことにより、先頭
の支保部材から後続の支保部材までの複数の支保部材を
ガイド部材のガイド溝に沿って移動させることができ
る。そして、一部の支保部材をガイド部材で支持し、そ
の他の支保部材をガイド部材で支持された支保部材の両
側に垂れ下げた状態に支持することができる。

【００１２】請求項３のトンネル掘削機の簡易エレクタ
装置は、請求項１又は２の発明において、前記トンネル
掘削機はトンネルの内面にセグメントを組付ける為のエ
レクタ装置を有し、前記ガイド部材はエレクタ装置に対
してトンネル掘進方向と反対側の近くに配設され、前記
エレクタ装置は支保部材の組付けに利用されることを特
徴とするものである。ガイド部材を、エレクタ装置に対
してトンネル掘進方向と反対側の近くに配設するため、
エレクタ装置と干渉することなくガイド部材を配置する
ことができ、エレクタ装置を支保部材の組付けに有効活
用することができる。

【００１３】請求項４のトンネル掘削機の簡易エレクタ
装置は、請求項３の発明において、前記ガイド部材とウ
インチ装置は、トンネル掘削機の掘削機本体からトンネ
ル掘進方向と反対方向へ延びるメインフレームに取外し
可能に設けられたことを特徴とするものである。例え
ば、ガイド部材をエレクタ装置の本体フレームにボルト
結合しておき、ウインチ装置もガイド部材やその他の部
材にボルト結合しておけば、ガイド部材とウインチ装置
を簡単に取り外すことができる。それ故、トンネル内面
をセグメントで覆工する場合など、ガイド部材とウイン
チ装置を使用する必要がなく、それらがエレクタ装置に
とって邪魔になるときには、それらを取り外すことがで
きる。

【００１４】請求項５のトンネル掘削機の簡易エレクタ
装置は、請求項１又は２の発明において、前記ガイド部
材の複数個所に、支保部材をトンネル内面へ押圧する押
圧手段を夫々設けたことを特徴とするものである。前記
押圧手段は、例えば、ガイド部材の一部を分割してなる
ガイド部材分割体と、このガイド部材分割体をトンネル
径方向へ進退駆動する油圧シリンダ等で構成することが
できる。ガイド部材に沿って複数の支保部材をほぼリン
グ状にセットした状態で、複数の押圧手段によりそれら
支保部材をトンネル内面へ押圧して組付けることができ
る。但し、複数の押圧手段を同時に作動させてもよく、
上側の押圧手段から下側の押圧手段に亙って順々に作動
させてもよい。

【００１５】請求項６のトンネル掘削機の簡易エレクタ
装置は、請求項２の発明において、前記複数のピン連結
された支保部材であってトンネルの内面近くにセットさ
れた複数の支保部材の一端部と他端部とを周方向に離隔
するように駆動する拡張装置を設けたことを特徴とする
ものである。前記拡張装置により、複数のピン連結され
た支保部材であってトンネルの内面近くにセットされた
複数の支保部材の一端部と他端部とを周方向に離隔する
ように駆動すると、複数の支保部材がトンネル内面側へ
拡張して押圧されるので複数の支保部材をトンネル内面
にリング状に簡単に能率的に組付けることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係るオー
プン型トンネル掘削機は、比較的硬い硬岩を掘削してト
ンネルを掘る機械であり、本実施形態のオープン型トン
ネル掘削機の簡易エレクタ装置は、このトンネルの内面
にＨ型鋼製の円弧状の複数の支保部材をリング状に組付
ける為のものである。尚、掘削機の掘進方向を前方と
し、その前方に向かって左右を左右として、以下説明す
る。また、簡易エレクタ装置以外の構成は、通常のオー
プン型トンネル掘削機のものと同様であるので簡単に説
明する。

【００１７】図１に示すように、このオープン型トンネ
ル掘削機１は、掘削機本体２と、掘削機本体２の前端側
に回動自在に設けられたカッターヘッド３と、カッター
ヘッド３を回転駆動する為のカッター駆動装置４と、掘
削機本体２から後方に延びるメインフレーム５と、メイ
ンフレーム５の後部に装備されたグリッパー装置６と、
グリッパー装置６からメインフレーム５に対して掘進の
推力を発生させる左右２対のスラストジャッキ７と、メ
インフレーム５の後端部に設けられたリヤサポート８
と、メインフレーム５に設けられたエレクタ装置９と、
このエレクタ装置９の後側付近に配設された本願特有の
簡易エレクタ装置１０と、切羽やトンネル坑壁にボーリ
ングを行う為のボーリング装置１１等を有する。

【００１８】掘削機本体２について説明すると、図１に
示すように、カッターヘッド３は、前端面に岩盤掘削用
の多数のローラカッター１６と、リング状のヘッドフレ
ーム１７と、リング状の被支持部１８と、リングギヤ１
９等を有する。掘削機本体２は、円筒状のスキンプレー
ト２０と、スキンプレート２０の内部の前部に固着され
た隔壁２１と、隔壁２１の前方に形成されたチャンバ２
２と、カッターヘッド３のリング状の被支持部１８をベ
アリングメタルを介して支持するリング状の支持部２３
と、その他の補強フレーム等を備えている。

【００１９】カッター駆動装置４は、隔壁２１の外周部
に前後方向向きに固着された油圧又は電動モータからな
る複数のカッター駆動モータ４ａを備え、これらカッタ
ー駆動モータ４ａの出力軸のピニオン４ｂが被支持部１
８に固着されたリングギヤ１９に噛合され、複数のカッ
ター駆動モータ４ａによりリングギヤ１９を介してカッ
ターヘッド３を正逆回転駆動するように構成してある。
また、複数のフロントグリッパー及び複数のシールドジ
ャッキ（図示略）も設けられている。

【００２０】図１に示すように、中空状のメインフレー
ム５は、その前端が隔壁２１に固着されて隔壁２１から
掘削機本体２の中心部を通って後方に延びており、メイ
ンフレーム５の前部は後方に向かって段階的に細くな
り、メインフレーム５の後部は大きさ一定の矩形断面で
ある。メインフレーム５の内部には、カッターヘッド３
で掘削した岩石を後方へ運び出すためのベルトコンベヤ
１２が設けられ、ベルトコンベヤ１２はチャンバ２２か
ら延び、メインフレーム５内を通って延び、ベルトコン
ベヤ１２から受け取った岩石を後方へ搬送するベルトコ
ンベヤも設けられている。

【００２１】次に、掘削時に推進力を発生させるととも
に非掘削時にグリッパー装置６を移動させるスラストジ
ャッキ７について説明する。左側のグリッパーシュー２
４をメインフレーム５の前部の左側部に連結する上下１
対のスラストジャッキ７が設けられ、各スラストジャッ
キ７のシリンダ本体はメインフレーム５のブラケットに
ピン結合され、ピストンロッドはグリッパーシュー２４
のブラケットにピン結合されている。右側のグリッパー
シュー２４をメインフレーム５の前部の右側部に連結す
る上下１対のスラストジャッキ７が設けられ、各スラス
トジャッキ７のシリンダ本体はメインフレーム５のブラ
ケットにピン結合され、ピストンロッドはグリッパーシ
ュー２４のブラケットにピン結合されている。

【００２２】前記グリッパー装置６について説明する。
図１に示すように、グリッパー装置６は、メインフレー
ム５の後部に前後に摺動可能に支持され、グリッパー装
置６は、メインフレーム５に外嵌された角筒状のグリッ
パーキャリア２５と、トンネルＴの坑壁をグリップする
ための左右１対のグリッパーシュー２４と、グリッパー
キャリア２５に装備され左右１対のグリッパーシュー２
４を左右の坑壁に対して進退駆動する複数のグリッパー
ジャッキ（図示略）とを備えている。

【００２３】前記エレクタ装置９は、メインフレーム５
に周方向に旋回可能に固定された環状のエレクタフレー
ム２６と、このエレクタフレーム２６に付設されたエレ
クタ本体２７とを有し、エレクタフレーム２６の外周部
にはチェーン式のラックが形成され、油圧モータの回転
駆動力によりラック・ピニオン機構を介して周方向へ旋
回する。エレクタ本体２７は、セグメントを把持してト
ンネルＴの内面へ移動させて組付ける機能を有し、エレ
クタ装置９は通常のトンネル掘削機やシールド掘進機の
ものと同様のものである。

【００２４】次に、本願特有の簡易エレクタ装置１０に
ついて説明する。図２、図３に示すように、簡易エレク
タ装置１０は、円弧状に湾曲させたＨ型鋼である支保部
材を複数本トンネルＴの内面（坑壁）にリング状に組付
ける為の装置である。この簡易エレクタ装置１０は、ト
ンネルＴの内周面付近に円弧状に配置されたガイド部材
３０と、このガイド部材３０をメインフレーム５に固定
する複数の支持フレーム３１〜３８と、ウインチ装置３
９と、後述の拡張装置４０等で構成されている。ガイド
部材３０の外周部には角溝形のガイド溝３０ａが形成さ
れ、ガイド部材３０は溝を外周側に向けた溝型鋼からな
り、ガイド部材３０はトンネルＴの上半部と右側下部上
側部分とに亙って約２４０度の円弧状をなし、頂部には
エレクタ本体２７が上下動する為の分断部３０ｂが設け
られている。エレクタ本体２７にはガイド部材３０と同
断面形状の短いガイド部２７ａが取付けられている。

【００２５】前記支持フレームとしては、中段部左側の
２本の支持フレーム３１，３２と、上部の２本の支持フ
レーム３３，３４と、中段部右側の２本の支持フレーム
３５，３６と、ガイド部材３０の終端部をメインフレー
ム５に連結する支持フレーム３７，３８とが設けられ、
ガイドフレーム３０の始端部は支持フレーム３１と一体
形成されている。これら支持フレーム３１〜３６，３８
はメインフレーム５にボルト結合にて固定されている。

【００２６】ウインチ装置３９は、支持フレーム３７に
固定的に装備され、ウインチ装置３９から繰り出された
ワイヤ３９ａは、支持フレーム３７に付設されたシーブ
３９ｂを経由してガイド溝３０ａ内へ導入されガイド溝
３０ａを通ってガイド部材３０の始端側へ延ばされ、こ
のワイヤ３９ａにより円弧状の支保部材４１ａがガイド
部材３０に沿って引張り上げられる。先頭の１番目の支
保部材４１ａの先端にはワイヤ３９ａの先端のフックを
掛ける為のＵ形金具４２が固着されている。

【００２７】トンネルを所定長さ掘削する毎に、簡易エ
レクタ装置１０により、複数の支保部材４１ａ〜４１ｅ
をトンネル内面にリング状に組付ける手順について、図
３〜図７を参照して説明する。最初に、図３に示すよう
に、１番目の支保部材４１ａの先端のＵ形金具４２にワ
イヤ３９ａの先端のフックを掛け、ウインチ装置３９で
ワイヤ３９ａを巻取りつつ支保部材４１ａをガイド溝３
０ａで案内しながらガイド部材３０に沿って引張り上
げ、支保部材４１ａの終端が図３の点Ａ付近に位置する
まで巻取った時点でウインチ装置３９を停止し、２番目
の支保部材４１ｂの先端を支保部材４１ａの終端にピン
結合する。尚、そのピン結合の為に支保部材４１ａの終
端部内面と支保部材４１ｂの先端部内面には小さなブラ
ケットが予め固着されている。以下に説明するピン結合
部についても同様である。

【００２８】次に、そのピン結合後に、ウインチ装置３
９によりワイヤ３９ａを更に巻取っていき、支保部材４
１ｂの終端が図３の点Ａ付近に位置するまで巻取った時
点でウインチ装置３９を停止し、３番目の支保部材４１
ｃの先端を支保部材４１ｂの終端にピン結合する。次
に、再度ウインチ装置３９によりワイヤ３９ａを巻取っ
ていくと、１番目の支保部材４１ａの先端が図３のＢ点
付近に達し、ウインチ装置３９で巻取り不能になった時
点でウインチ装置３９を停止させ、ワイヤ３９ａのフッ
クを例えば支保部材４１ａの終端部付近に予め固着して
あるＵ形金具に掛け直してから、ウインチ装置３９によ
りワイヤ３９ａを更に巻取って、図４に示すように、２
番目の支保部材４１ｂがガイド部材３０の頂部側に位置
し、支保部材４１ｂの両端から１番目，３番目の支保部
材４１ａ，４１ｃがガイド溝３０ａに沿って垂れ下がる
状態になったときに、ウインチ装置３９を停止させる。
この状態では、トンネルの底部側に支保部材４１ｄ，４
１ｅが組付けられていない。

【００２９】次に、図５に示すように、エレクタ装置９
のエレクタ本体２７で２番目の支保部材４１ｂの中央部
を上方へ坑壁まで持ち上げ、図６に示すように、トンネ
ルＴの底部側に４番目の支保部材４１ｄを搬入し、その
支保部材４１ｄの終端を支保部材４１ａの先端に当接さ
せ、拡張装置４０により３番目の支保部材４１ｃの終端
と、４番目の支保部材４１ｄの先端とを周方向に離隔す
るように駆動して支保部材４１ａ〜４１ｄをトンネルＴ
の内周面（坑壁）へ拡張させる。

【００３０】次に、図７に示すように、前記の拡張の結
果３番目の支保部材４１ｃと４番目の支保部材４１ｄと
の間に生じた隙間に５番目の短い支保部材４１ｅを組み
込んで５本の支保部材４１ａ〜４１ｅを坑壁に密着する
リング状に組付ける。この状態で、支保部材４１ａ〜４
１ｅの端面同士は面接触的に当接することになる。前記
拡張装置４０は、油圧シリンダを主体として構成され、
そのシリンダ本体を４番目の支保部材４１ｄの内面のブ
ラケットにピン連結し、ピストンロッドを３番目の支保
部材４１ｃの内面のブラケットにピン連結した状態で、
ピストンロッドを伸長させることで拡張を行う。尚、リ
ング状に組付けられた支保部材４１ａ〜４１ｅは既設の
リング状の支保部材に周方向適当間隔おきの複数のタイ
ロッドにて連結され、トンネルの内面にはモルタルが吹
付けられる。

【００３１】尚、図４、図５からも判るように、ガイド
部材３０のうちの支持フレーム３６よりも下側の部分は
殆ど機能していないことから、ガイド部材３０は少なく
ともトンネルＴの上半部の内面側に設ければよい。ま
た、ガイド部材３０をトンネルＴの内面付近に設ければ
よいが、複数の支保部材４１ａ〜４１ｅをトンネルＴの
坑壁に密着後に、トンネル掘削機１と一体的に簡易エレ
クタ装置１０も前進させる必要があるので、ガイド部材
３０はトンネルＴの内面との間に支保部材部材４１ａ〜
４１ｅの径方向幅以上の隙間を空けた状態に装備するこ
とが必要である。また、前記ウインチ装置３９を配置す
る位置は一例に過ぎず、図３の点Ｃ付近にウインチ装置
３９を配置すれば、ワイヤ３９ａの先端のフックを支保
部材４１ａの先端のＵ形金具４２に掛けたまま、最後ま
で引っ張ることができる。

【００３２】以上の簡易エレクタ装置１０によれば、簡
単な構造のガイド部材３０を介して複数の支保部材４１
ａ〜４１ｃを案内し、ウインチ装置３９により複数のピ
ン結合した支保部材４１ａ〜４１ｃをガイド部材３０の
ガイド溝３０ａに沿って能率的に引張り上げ、図４のよ
うな状態に支持することができる。その後、その後エレ
クタ装置９を有効活用して支保部材４１ａ〜４１ｃを持
ち上げ、簡単な拡張装置４０により複数の支保部材４１
ａ〜４１ｅをトンネルＴの内面にリング状に拡張して組
付けることができる。

【００３３】それ故、人手により支保部材を支える等の
必要もなく、安全に能率的に支保部材４１ａ〜４１ｅを
組付けることができる。尚、前記簡易エレクタ装置１０
を使用する必要がなく邪魔になる場合には、複数の支持
フレーム３１〜３８をメインフレーム５に固定するボル
ト結合を解除することで、簡易エレクタ装置１０の全体
を簡単に取り外すこともできる。

【００３４】次に、前記の簡易エレクタ装置１０を部分
的に変更した変更形態の簡易エレクタ装置１０Ａについ
て、図８〜図１２に基づいて説明する。但し、前記簡易
エレクタ装置１０のものと同様の構成要素に同一符号を
付して説明を省略する。図８、図９に示すように、３本
の支保部材４１ａ〜４１ｃをトンネルＴの内面へ押圧す
る為に、ガイド部材３０の内側に、周方向に約４５度お
きに６組の押圧機構４５が設けられている。各押圧機構
４５は、ガイド部材３０を分割した短い分割ガイド部材
４６を、油圧シリンダ４７によりトンネルＴの半径方向
へ進退駆動できるように構成したものであり、油圧シリ
ンダ４７は取付け部材４８，４９を介して支持フレーム
３１〜３６，３８に固定され、分割ガイド部材４６の部
位においてガイド部材３０の前後両面には円弧状の連結
板５０が固着され、ガイド部材３０の連続性が確保され
ている。

【００３５】油圧シリンダ４７のピストンロッド４７ａ
を退入させると、分割ガイド部材４６は図８に示すよう
にガイド部材３０と連続するガイド位置になって連結板
５０間に係合し、ガイド溝３０ａが滑らかに連なる。ピ
ストンロッド４７ａを伸長させると、分割ガイド部材４
６がトンネルＴの内面近傍まで進出した押圧位置にな
り、支保部材４１ａ〜４１ｃをトンネルＴの内面へ押圧
することができる。

【００３６】前記分割ガイド部材４６を押圧位置からガ
イド位置に復帰させやすくするために、分割ガイド部材
４６の周方向両端部は、図示のように傾斜状に形成さ
れ、分割ガイド部材４６の内周側辺が外周側辺よりも短
く形成されている。但し、連結板５０にも案内用の傾斜
部を形成することが望ましい。尚、この実施形態の場
合、エレクタ装置９のエレクタ本体２７を使用する必要
がないので、エレクタ本体２７は例えば図９に示す位置
に退避している。但し、最も上側の押圧機構４５を省略
し、その代わりにエレクタ本体２７を適用することがで
きる。また、図９の点Ｄの付近にも押圧機構４５を設け
てもよいが、作業者の通路の為の空間を確保する為に省
略してある。

【００３７】この簡易エレクタ装置１０Ａにより、複数
の支保部材４１ａ〜４１ｅをトンネルＴの内面にリング
状に組付ける場合、ウインチ装置３９を用いて前記簡易
エレクタ装置１０と同様にして、図９、図１０に示すよ
うに１番目〜３番目の支保部材４１ａ〜４１ｃを引張り
上げる。次に図１１に示すように、上側の３組の押圧機
構４５の各油圧シリンダ４７のピストンロッド４７ａを
伸長させて、２番目の支保部材４１ｂをトンネルＴの内
面に押圧して組付ける。

【００３８】次に図１２に示すように、左側の１組の押
圧機構４５と右側の２組の押圧機構４５の各油圧シリン
ダ４７のピストンロッド４７ａを伸長させて３番目の支
保部材４１ｃと１番目の支保部材４１ａをトンネルＴの
内面に押圧して組付け、その後、前記実施形態と同様
に、４番目の支保部材４１ｄと５番目の支保部材４１ｅ
を拡張装置４０を介して又は拡張装置４０を用いずに組
付ける。その後、全部の押圧機構４５の油圧シリンダ４
７のピストンロッド４７ａを退入させる。

【００３９】この変更形態の簡易エレクタ装置１０Ａに
よれば、６組の押圧機構４５により１番目〜３番目の支
保部材４１ａ〜４１ｃをトンネルＴの内面に簡単に能率
的に押圧して組付けることができる。しかも、各押圧機
構４５は油圧シリンダ４７と分割ガイド部材４６とを主
体とする簡単な構成であるので、設備費の面で有利であ
る。その他、前記実施形態の簡易エレクタ装置１０と同
様の効果を奏する。

【００４０】本発明の第２実施形態について図面を参照
して説明する。このトンネル掘削機の簡易エレクタ装置
は、比較的硬い硬岩を掘削するシールド型トンネル掘削
機に設けられたものである。尚、トンネル掘削機の掘進
方向を前方とし、その前方に向かって左右を左右として
以下説明する。

【００４１】図１３に示すように、シールド型トンネル
掘削機５０は、掘削機本体５１、掘削機本体５１の前端
側に回転自在に装備されたカッターヘッド５２、カッタ
ーヘッド５２を回転駆動する為のカッター駆動装置５
３、フロントグリッパー５４およびメイングリッパー５
５、前胴６９と後胴７３を連結するとともに掘進の推進
力を発生させる複数のスラストジャッキ５６、複数のシ
ールドジャッキ５７、ベルトコンベア５８とコンベアケ
ース５９、エレクタ装置６０、本願特有の簡易エレクタ
装置６１、等を備えている。尚、前記簡易エレクタ装置
６１以外の構成は通常のシールド型トンネル掘削機のも
のと同様であるので簡単に説明する。

【００４２】図１３に示すように、カッターヘッド５２
は、多数のローラカッター６５と、環状のヘッドフレー
ム６６と、環状の被支持部６７と、被支持部６７に固着
されたリングギヤ６８等を有する。掘削機本体５１に関
して、掘削機本体５１は、円筒状の前胴６９と、この前
胴６９の後端側の円筒状の中胴７０と、前胴６９に固着
の環状ウェブ材７１から後方へ延び且つ中胴７０の内側
に配設された内側中胴７２と、中胴７０と後胴７３とを
連結する中折れ部７４と、円筒状の後胴７３と、後胴７
３の後端から後方へ延びるテールプレート７５とを含
む。

【００４３】図１３に示すように、前胴６９の内部の前
部には隔壁７６及び外周隔壁７７が設けられ、前胴６９
には外周隔壁７７の後方に環状ウェブ材７１が設けら
れ、隔壁７６の前側にはチャンバ７８が形成され、隔壁
７６にはカッターヘッド５２の被支持部６７をベアリン
グメタルを介して支持する環状の支持部７９が設けら
れ、その他の補強フレーム等も設けられている。内側中
胴７２は複数の補強材で補強され、中胴７０は複数の補
強材で補強され、後胴７３の内側には、環状ウェブ材８
０，８１が設けられている。

【００４４】図１３に示すように、カッター駆動装置５
３は、隔壁７６の外周部に前後方向向きに固着された油
圧または電動モータからなる複数のカッター駆動モータ
を備え、これらカッター駆動モータの出力軸のピニオン
５３ａがリングギヤ６８に噛合され、複数のカッター駆
動モータによりリングギヤ６８を介してカッターヘッド
５２が正逆回転駆動される。複数のスラストジャッキ５
６は、前胴６９の環状ウェブ材７１と後胴７３の環状ウ
ェブ材８０とを連結するように設けられており、トンネ
ルＴの内面をセグメントで覆工しないオープン方式にて
掘削する際に、掘進の推進力を発生させるとともに、ト
ンネルＴを左方または右方へ湾曲させる際には左右のス
ラストジャッキ５６のストローク差を介して湾曲させ
る。

【００４５】図１３に示すように、複数のシールドジャ
ッキ５７は、トンネルＴの内面をセグメントで覆工しな
がらシールド方式で掘削する際に覆工済みのセグメント
の前端で反力をとって掘進の推進力を発生させるもの
で、後胴７３の内面付近に後方向きに配設され、各シー
ルドジャッキ５７のジャッキ本体は環状ウェブ材８１に
固定され、ピストンロッドの先端に偏心金具が連結さ
れ、その偏心金具の球面座にはスプレッダーがピン連結
され、スプレッダーでセグメントの前端を押圧すること
で掘進の反力を発生させる。尚、符号８２は前胴６９と
後胴７３とが相対回動しないように連結するキー機構で
あり、符号８３はトルクジャッキである。

【００４６】図１３に示すように、フロントグリッパー
５４は、スラストジャッキ５６を収縮させる際に坑壁を
グリップするためのもので、外周隔壁７７と環状ウェブ
材８０の間に配設されている。前記メイングリッパー５
５は、トンネル掘削時に坑壁をグリップするためのもの
で、後胴７３の環状ウェブ材８０，８１の間に対抗する
位置に配設され、メイングリッパー５５は、左右１対の
グリッパーシューと、これらグリッパーシューを左右の
坑壁に対して進退させる複数のグリッパージャッキとを
備えている。前記ベルトコンベア５８は、掘削した岩石
を後方へ搬送する為のもので、ベルトコンベア５８は矩
形断面状のコンベアケース５９内に沿って配設され、チ
ャンバ７８から後方上り状に傾斜して延び、複数組のベ
ルトコンベアはトンネル掘削機５０の後方まで延設され
ている。

【００４７】次に、エレクタ装置６０について説明する
と、エレクタ装置６０は、シールド方式で掘削する際に
トンネルの内面にセグメントを組付けて覆工する為のも
のである。図１４、図１５に示すように、エレクタ装置
６０は、リング状のエレクタフレーム８７と、このエレ
クタフレーム８７に付設されたエレクタ本体８８等から
なり、エレクタフレーム８７は後胴７３のテールプレー
ト７５等に周方向に旋回可能に設けられ、このエレクタ
フレーム８７の外周部にはチェーン式ラックがあり、テ
ールプレート７５側のモータの出力軸のピニオンをチェ
ーン式ラックに噛合させてラック・ピニオン機構で周方
向に旋回させる。エレクタ本体８８は、セグメントを把
持する把持部を有し、エレクタ本体８８は平行リンクに
て連結され、油圧シリンダにてトンネル径方向へ移動可
能である。尚、エレクタ本体８８にはセグメントを把持
する把持部が装備される他、ボルトやナットを締結する
締結機が装備されることもある。

【００４８】次に、本願特有の簡易エレクタ装置６１に
ついて詳しく説明する。図１４〜図１６に示すように、
簡易エレクタ装置６１は、オープン方式でトンネルを掘
削する際に、トンネルＴの内面にＨ型鋼を湾曲させた円
弧状の複数の支保部材（前記実施形態と同様の支保部
材）をリング状に組付ける為のものである。この簡易エ
レクタ装置６１は、テールプレート７５の内側付近に配
設されたガイド部材９０と、このガイド部材９０を環状
ウェブ材８１に支持する複数の支持フレーム９１と、ガ
イド部材９０に装備されたウインチ装置９２、エレクタ
本体８８に設けられる摺動装置９３等で構成されてい
る。

【００４９】図１３〜図１５に示すように、ガイド部材
９０は、トンネルＴの内面付近に沿って円弧状に配設さ
れ、ガイド部材９０は溝を外周側に向けた溝型鋼で構成
され、ガイド部材９０の外周部には角溝状のガイド溝９
０ａが形成されている。ガイド部材９０はトンネルＴの
少なくとも上半部の内側付近に配設されればよいが、本
実施形態のガイド部材９０は、トンネルＴの上半部と右
側中段部との内側付近に約２４０度円弧状に設けられて
いる。ガイド部材９０の始端部は内側へ湾曲し、ガイド
部材９０の終端部は内方へ水平に延びて、ウインチ取付
け部９０ｂが形成されている。ガイド部材９０は前後方
向向きの複数の支持フレーム９１により支持され、複数
の支持フレーム９１は後胴７３の環状ウェブ材８１にボ
ルト結合にて固定されている。

【００５０】ガイド部材９０の頂部側には所定幅の分断
部９０ｃが形成され、その分断部９０ｃにエレクタ本体
８８に装備した摺動装置９３が配置されている。ガイド
部材９０の下端側のウインチ取付け部９０ｂにはウイン
チ装置９２が設けられ、ウインチ装置９２から繰り出さ
れたワイヤ９２ａはガイド部材９０に付設されたシーブ
９２ｂを経由してガイド部材９０のガイド溝９０ａへ導
入されガイド溝９０ａ内を始端側まで延び、そのワイヤ
９２ａの先端にはフックが設けられている。

【００５１】図１３〜図１５に示すように、エレクタ本
体８８に装備される摺動装置９３は、支保部材９４ａ〜
９４ｃを案内するガイド部９３ａであってガイド部材９
０とほぼ同断面形状のガイド部９３ａと、このガイド部
９３ａをテールプレート７５の後端よりも後方まで移動
可能に案内する案内部９３ｂと、ガイド部９３ａを案内
部９３ｂに沿ってテールプレート７５の後端よりも後方
まで移動駆動するロッドレス型油圧シリンダとを有し、
摺動装置９３をエレクタ本体８８によりトンネルＴの内
面側へ移動駆動できるように構成してある。

【００５２】次に、トンネルＴを所定長さ掘削する毎
に、簡易エレクタ装置６１を用いて、複数の支保部材９
４ａ〜９４ｅをトンネル内面に組付ける手順について図
１５〜図２０に基づいて説明する。前記実施形態の簡易
エレクタ装置１０で支保部材４１ａ〜４１ｃをガイド部
材３０に沿って引張り上げる場合と同様に、１番目の支
保部材９４ａと２番目の支保部材９４ｂと３番目の支保
部材９４ｃとをウインチ装置９２とガイド部材９０とを
介して引張り上げると、図１６に示すように、２番目の
支保部材９４ｂがガイド部材９０の頂部側に支持され、
１番目，３番目の支保部材９４ａ，９４ｃが支保部材９
４ｂの両側に垂れ下がった状態になる。

【００５３】次に、図１７に示すように、エレクタ本体
８８と摺動装置９３により、支保部材９４ａ〜９４ｃを
持ち上げて２番目の支保部材９４ｂをガイド部材９０か
ら上側へ外し、１番目，３番目の支保部材９４ａ，９４
ｃの下部を手動にて側方へ押してガイド部材９０のガイ
ド溝９０ａから外した状態に保持し、次に図１８に示す
ように、摺動装置９３により支保部材９４ａ〜９４ｃを
後方へ移動させるとともに１番目，３番目の支保部材９
４ａ，９４ｃの下部を手動にて後方へ押動させることに
より、これら支保部材９４ａ〜９４ｃをテールプレート
７５の後端よりも少し後側の所定の取付け位置まで移動
させ、その後、図１９に示すように、前記実施形態と同
様に、４番目の支保部材９４ｄをセット後、油圧シリン
ダからなる拡張装置９５を介して支保部材９４ａ〜９４
ｄをトンネルＴの内面に拡張し、最後に５番目の支保部
材９４ｅを組付ける。

【００５４】トンネル内面をセグメントで覆工しつつシ
ールド方式で掘削する際には、簡易エレクタ装置６１が
不要になるため、図２１に示すように、複数の支持フレ
ーム９１を環状ウェブ材８１に連結するボルト結合を解
除して複数の支持フレーム９１、ガイド部材９０、ウイ
ンチ装置９２、摺動装置９３等をトンネル掘削機５０か
ら取外してもよい。

【００５５】以上の簡易エレクタ装置６１によれば、基
本的には前記簡易エレクタ装置１０と同様の効果が得ら
れるうえ、エレクタ装置６０に摺動装置９３を追加的に
装備し、テールプレート７５の内側の安全な場所で支保
部材９４ａ〜９４ｃをほぼリング状にトンネルＴの内面
近くまで持ち上げてから摺動装置９３と僅かな人力によ
りテールプレート７５の後方まで移動させてトンネルＴ
の内面に組付けることができる。そして、ガイド部材９
０の内側には、比較的広い空間が空くので、資材のハン
ドリングや作業者の交通の面で有利である。しかも、不
使用の際にはガイド部材９０やウインチ装置９２や摺動
装置９３を取外しておくこともできる。

【００５６】尚、前記簡易エレクタ装置６１の摺動装置
９３を省略し、簡易エレクタ装置として前記簡易エレク
タ装置１０Ａを適用し、複数の支持フレーム９１は油圧
シリンダを介して所定ストローク伸縮可能に構成して、
簡易エレクタ装置１０Ａをテールプレート７５の内側の
位置と、テールプレート７５の後端よりも後方の位置と
に亙って位置切換え可能に構成してもよい。

【００５７】

【発明の効果】 請求項１の発明によれば、トンネルの
内周面の少なくとも上半部の内側付近に沿って配設さ
れ、外周側に支保部材を案内するガイド溝を有するガイ
ド部材と、前記ガイド部材のガイド溝に沿ってワイヤを
繰り出し可能であり、その繰り出したワイヤを支保部材
に連結した状態で巻取ることにより支保部材をガイド部
材のガイド溝に沿って移動させるウインチ装置とを設け
たので、トンネルの内面に複数の支保部材をリング状に
組付ける際に、支保部材をガイド部材のガイド溝に沿っ
てウインチ装置により移動させ、ガイド部材により支保
部材を支持することができるから、安全に能率的に組付
けることができる。しかも、簡単なガイド部材やウイン
チ装置を主体とする構成であるので、安価に製作でき、
設備費の面で有利である。

【００５８】請求項２の発明によれば、複数のピン連結
された支保部材をガイド部材のガイド溝に沿って移動さ
せるので、ガイド部材の端部同士をピン連結し、先頭の
支保部材をウインチ装置で引っ張っていくことにより、
先頭の支保部材から後続の支保部材までの複数の支保部
材をガイド部材のガイド溝に沿って移動させることがで
きる。その他請求項１と同様の効果を奏する。

【００５９】請求項３の発明によれば、前記ガイド部材
を、エレクタ装置に対してトンネル掘進方向と反対側の
近くに配設したので、エレクタ装置と干渉することなく
ガイド部材を配置することができ、エレクタ装置を支保
部材の組付けに有効活用することができる。その他請求
項１又は２と同様の効果を奏する。

【００６０】請求項４の発明によれば、前記ガイド部材
とウインチ装置を、トンネル掘削機の掘削機本体からト
ンネル掘進方向と反対方向へ延びるメインフレームに取
外し可能に設けたので、トンネル内面をセグメントで覆
工する場合など、ガイド部材とウインチ装置を使用する
必要がなく、それらがエレクタ装置にとって邪魔になる
ときには、それらを取り外すことができる。その他請求
項３と同様の効果を奏する。

【００６１】請求項５の発明によれば、前記ガイド部材
の複数個所に、支保部材をトンネル内面へ押圧する押圧
手段を夫々設けたので、ガイド部材に沿って複数の支保
部材をほぼリング状にセットした状態で、複数の押圧手
段によりそれら支保部材をトンネル内面へ押圧して能率
的に安全に組付けることができる。その他請求項１又は
２と同様の効果を奏する。

【００６２】請求項６の発明によれば、複数のピン連結
された支保部材であってトンネルの内面近くにセットさ
れた複数の支保部材の一端部と他端部とを周方向に離隔
するように駆動する拡張装置を設けたので、この拡張装
置により、複数の支保部材をトンネル内面側へ拡張して
押圧することで複数の支保部材をトンネル内面にリング
状に簡単に能率的に組付けることができる。その他請求
項２と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のオープン型トンネル掘削機
の縦断面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】簡易エレクタ装置と支保部材（巻き上げ開始）
の背面図である。

【図４】簡易エレクタ装置と支保部材（引張り上げ状
態）の背面図である。

【図５】簡易エレクタ装置と支保部材（頂部押し上げ状
態）の背面図である。

【図６】簡易エレクタ装置と支保部材（拡張中の状態）
の背面図である。

【図７】簡易エレクタ装置と支保部材（拡張完了状態）
の背面図である。

【図８】変更形態の簡易エレクタ装置の要部の斜視図で
ある。

【図９】変更形態の簡易エレクタ装置と支保部材（巻き
上げ開始）の背面図である。

【図１０】変更形態の簡易エレクタ装置と支保部材（引
張り上げ状態）の背面図である。

【図１１】変更形態の簡易エレクタ装置と支保部材（頂
部押し上げ状態）の背面図である。

【図１２】変更形態の簡易エレクタ装置と支保部材（拡
張完了状態）の背面図である。

【図１３】別実施形態のシールド型トンネル掘削機の縦
断面図である。

【図１４】図１３のXIV − XIV線断面図である。

【図１５】図１４のトンネル掘削機の簡易エレクタ装置
と支保部材（巻き上げ開始）の背面図である。

【図１６】図１４のトンネル掘削機の簡易エレクタ装置
と支保部材（引張り上げ状態）の背面図である。

【図１７】図１４のトンネル掘削機の簡易エレクタ装置
と支保部材（頂部押し上げ状態）の背面図である。

【図１８】図１４のトンネル掘削機の要部と簡易エレク
タ装置の縦断面図である。

【図１９】図１４のトンネル掘削機の簡易エレクタ装置
と支保部材（拡張中の状態）の背面図である。

【図２０】図１４のトンネル掘削機の簡易エレクタ装置
と支保部材（拡張完了状態）の背面図である。

【図２１】図１４のトンネル掘削機の要部の縦断面図で
ある。

【符号の説明】

Ｔ トンネル １ オープン型トンネル掘削機 ９ エレクタ装置 １０，１０Ａ， 簡易エレクタ装置 ３０ ガイド部材 ３０ａ ガイド溝 ３９ ウインチ装置 ３９ａ ワイヤ ４０ 拡張装置 ４１ａ〜４１ｅ 支保部材 ４５ 押圧装置 ５０ シールド型トンネル掘削機 ６０ エレクタ装置 ６１ 簡易エレクタ装置 ９０ ガイド部材 ９０ａ ガイド溝 ９２ ウインチ装置 ９２ａ ワイヤ ９５ 拡張装置 ９４ａ〜９４ｅ 支保部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−158693（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 11/40

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル掘削機に装備され、トンネル内
   面に円弧状に湾曲した支保部材をリング状に組付ける為
   の簡易エレクタ装置であって、 トンネルの内周面の少なくとも上半部の内側付近に沿っ
   て配設され、外周側に支保部材を案内するガイド溝を有
   するガイド部材と、 前記ガイド部材のガイド溝に沿ってワイヤを繰り出し可
   能であり、その繰り出したワイヤを支保部材に連結した
   状態で巻取ることにより支保部材をガイド部材のガイド
   溝に沿って移動させるウインチ装置と、 を備えたことを特徴とするトンネル掘削機の簡易エレク
   タ装置。
2. 【請求項２】 前記ウインチ装置は、複数のピン連結さ
   れた支保部材をガイド部材のガイド溝に沿って移動させ
   ることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機の
   簡易エレクタ装置。
3. 【請求項３】 前記トンネル掘削機はトンネルの内面に
   セグメントを組付ける為のエレクタ装置を有し、前記ガ
   イド部材はエレクタ装置に対してトンネル掘進方向と反
   対側の近くに配設され、前記エレクタ装置は支保部材の
   組付けに利用されることを特徴とする請求項１又は２に
   記載のトンネル掘削機の簡易エレクタ装置。
4. 【請求項４】 前記ガイド部材とウインチ装置は、トン
   ネル掘削機の掘削機本体からトンネル掘進方向と反対方
   向へ延びるメインフレームに取外し可能に設けられたこ
   とを特徴とする請求項３に記載のトンネル掘削機の簡易
   エレクタ装置。
5. 【請求項５】 前記ガイド部材の複数個所に、支保部材
   をトンネル内面へ押圧する押圧手段を夫々設けたことを
   特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル掘削機の簡
   易エレクタ装置。
6. 【請求項６】 前記複数のピン連結された支保部材であ
   ってトンネルの内面近くにセットされた複数の支保部材
   の一端部と他端部とを周方向に離隔するように駆動する
   拡張装置を設けたことを特徴とする請求項２に記載のト
   ンネル掘削機の簡易エレクタ装置。