JP3202552B2 - 掘削物の輸送装置及びトンネル掘削機並びにトンネル掘削方法 - 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、岩盤などを掘削し
てトンネルを形成するトンネル掘削機、及びこの岩盤掘
削等により生じた掘削物をトンネル外部に搬出する掘削
物の輸送装置、並びにトンネル掘削方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】地山を掘削してトンネルを掘削するトン
ネル掘削機において、特に、岩盤を掘削するものとして
トンネルボーリングマシン（以下、ＴＢＭと称する。）
がある。このトンネルボーリングマシン、即ち、ＴＢＭ
において、円筒形状をなす前胴の前部に駆動回転自在な
カッタヘッドが装着されており、このカッタヘッドには
岩盤を破壊するディスクカッタが多数取付けられてい
る。また、この前胴には掘削形成したトンネルの内壁面
に圧接してこの前胴を位置保持可能なフロントグリッパ
が装着されている。一方、前胴の後部には掘進方向に沿
って相対移動自在な円筒形状の後胴が連結されており、
この後胴には掘削形成したトンネルの内壁面に圧接して
後胴を位置保持可能なリアグリッパが装着されている。
更に、この前胴と後胴との間には両者を前進させる複数
のスラストシリンダが架設されている。

【０００３】従って、このように構成されたＴＢＭによ
ってトンネルを掘削形成するには、リアグリッパによっ
て後胴をトンネル内で位置保持する一方、カッタヘッド
を回転駆動させながら複数のスラストシリンダを伸長さ
せると、多数のディスクカッタが前方の岩盤を掘削しな
がら前胴が前進する。そして、スラストシリンダが所定
ストロークだけ伸長すると、このスラストシリンダの駆
動を停止し、フロントグリッパによって前胴を位置保持
する一方、リアグリッパによる後胴の位置保持を解除す
る。この状態で複数のスラストシリンダを縮小させる
と、前胴に対して後胴が引き寄せられて前進する。その
後、前述と同様に、リアグリッパによって後胴を位置保
持する一方、フロントグリッパによる前胴の位置保持を
解除し、カッタヘッドを回転駆動させながら複数のスラ
ストシリンダを伸長させることで、岩盤を掘削しながら
前胴が前進する。この繰り返しによって所定長さのトン
ネルを掘削形成していく。

【０００４】上述したＴＢＭにおいて、ディスクカッタ
によって岩盤を掘削して生じた岩塊や岩片、土砂など
（以下、ずりと称する。）はホッパに取り込まれ、搬送
管内に沿って設置されたベルトコンベアによってＴＢＭ
の後方に搬送され、トンネルの外部に排出されるように
なっている。

【０００５】ところが、このようなベルトコンベアによ
るずりの搬出方法では、岩盤を掘削して生じた岩塊や岩
片などをこのベルトコンベアによって搬送することがで
きるが、泥土や泥水などは搬送することができず、途中
で落下してベルトコンベアの駆動部分等に入り込み、故
障の原因となってしまうという問題がある。また、ＴＢ
Ｍにあっては、ディスクカッタの磨耗による交換作業や
地質の探査作業など、作業者は前胴や後胴内で各種の作
業を行う必要がある。前述したＴＢＭにはずり搬出用の
ベルトコンベアが設けられており、このベルトコンベア
や搬送管などが前胴や後胴内を専有してしまう。そのた
め、小径のＴＢＭにあっては、このベルトコンベアや搬
送管が邪魔となり、作業者の作業空間を十分に確保する
ことができず、ディスクカッタの交換作業や地質の探査
作業などを効率よく行うことができないという問題があ
った。

【０００６】そこで、このような問題を解決するものと
して、実公平４−４９２７４号公報に開示されたものが
ある。この公報に開示されたトンネル掘削機は、ホッパ
の底部にジェットポンプを配設し、このジェットポンプ
の水流加速用ノズルの下流側にホッパに連通するずり取
込口を形成したものである。従って、ポンプから配管を
介して供給される加圧水をジェットポンプのノズルで増
速させることで、ずり取込口の近傍のスロートで負圧を
生じさせ、その負圧の水流によってホッパ内のずりを空
気や水と共に吸引し、このずりを水流に乗せて外部に排
出するものである。

【０００７】そして、このジェットポンプを使用した掘
削ずり輸送装置として、特公平２−３２４３７号公報に
開示されたものがある。この公報に開示された掘削ずり
輸送装置は、岩盤を掘削して生じた掘削物をホッパに取
込み、ジェットポンプによってホッパ内の掘削物を搬送
して搬送水と共に大気開放タンクに一時的に貯留し、こ
の大気開放タンク内の掘削物及び搬送水を搬出ポンプに
よって搬出して分離設備に搬送し、ここで混合状態にあ
る掘削物及び搬送水をそれぞれ分離し、分離された掘削
物を搬出処理する一方、搬送水には新たに水が補給され
て給水ポンプによりジェットポンプに高圧水を送水する
送水ポンプに給水される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、実公
平４−４９２７４号公報に開示された従来のトンネル掘
削機、並びに特公平２−３２４３７号公報に開示された
掘削ずり輸送装置は、ジェットポンプを用いることで、
岩塊や岩片などはもちろんのこと、泥土や泥水なども落
下せずに確実に搬送することができ、且つ、給排の配管
のみでずりの搬出装置を構成するため、このずりの搬出
装置を小型とすることができる。そして、このジェット
ポンプの管路系統の後方に大気開放タンクを介してずり
の搬出ポンプ系統を設けることで、ずりの搬出量と水の
給水量を適量とし、且つ、キャビテーションの発生を防
止して効率よく掘削ずりを輸送することができる。

【０００９】ところが、この従来のトンネル掘削機にお
いて、ジェットポンプを用いた掘削ずり輸送装置では、
ずり取込口のスロートで発生した負圧の水流によってホ
ッパ内のずりを空気や水と共に吸引し、水流に乗せて外
部に排出し、管路を通して大気開放タンクに一時的に貯
留することで、ここで掘削物及び搬送水に混入した空気
を放出している。この場合、ジェットポンプから大気開
放タンクに搬出する管路が長い場合には、ずりが管路内
に停滞して内部が閉塞してしまう虞がある。そのため、
ジェットポンプにより高圧な水を供給したり、あるい
は、供給された水をより高速にして大きな負圧を発生す
るためのスロート部の形状の工夫が必要である。従っ
て、ジェットポンプに供給する水の速度を上げたり、量
を多くするために送水ポンプが大型化してしまったり、
ジェットポンプのスロート部の形状が複雑となってコス
トが増大してしまうなどの問題が発生してしまう。

【００１０】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、掘削によって生じた岩塊や岩片、土砂などの掘
削物を確実に搬出して掘削物輸送作業の作業効率の向上
を図った掘削物の輸送装置及びトンネル掘削機並びにト
ンネル掘削方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の掘削物の輸送装置は、カッタヘッドの回転
によって掘削した掘削物を集積して外部に排出処理する
掘削物の輸送装置において、前記カッタヘッドの後方に
設けられた掘削物搬出用ジェットポンプと、該ジェット
ポンプによって搬出された掘削物及び搬送水を一時的に
貯留すると共に内部の余剰空気を吸引して大気圧以下と
する真空ポンプが接続された密閉式減圧タンクと、搬送
水を前記ジェットポンプに送水する送水ポンプと、前記
密閉式減圧タンクに設けられた水位計と、該水位計によ
って測定された前記密閉式減圧タンク内の水位及び前記
真空ポンプの負圧信号に基づいて前記密閉式減圧タンク
及び前記送水ポンプへの給水吐出量が調整される給水ポ
ンプと、前記密閉式減圧タンク内の掘削物及び搬送水の
搬出系に設けられた流量計と、該流量計によって測定さ
れた前記搬出系の搬出量を設定値に維持する搬出ポンプ
とを具えたことを特徴とするものである。

【００１２】従って、本発明の掘削物の輸送装置にあっ
ては、カッタヘッドの回転によって掘削された掘削物
は、送水ポンプから送水された搬送水がジェットポンプ
から噴出されることで搬送水と共に排出され、密閉式減
圧タンクに一時的に貯留され、ここで余剰空気が除去さ
れると共に内部が大気圧以下とされる。そして、搬出ポ
ンプが流量計によって測定された搬出系の搬出量を設定
値に維持するように作動し、密閉式減圧タンク内の掘削
物及び搬送水を搬出し、このとき、ジェットポンプによ
る排出力が補助されると共にキャビテーションの発生が
防止される。一方、給水ポンプは水位計によって測定さ
れた密閉式減圧タンク内の水位及び真空ポンプの負圧信
号に基づいて作動し、この密閉式減圧タンク及び送水ポ
ンプへの給水吐出量を調整することとなり、結果とし
て、掘削物の停滞による管路内の閉塞が防止されて掘削
物及び搬送水が効率よく搬出される。

【００１３】

【００１４】

【００１５】また、本発明の掘削物の輸送装置は、前記
搬出ポンプによって前記密閉式減圧タンクから掘削物及
び搬送水を搬出する搬出系には分離設備が接続され、該
分離設備によって掘削物から分離された搬送水を給水す
る給水系には前記給水ポンプが接続されたことを特徴と
するものである。

【００１６】従って、本発明の掘削物の輸送装置にあっ
ては、密閉式減圧タンクから搬出ポンプによって搬出さ
れた掘削物及び搬送水の混合物は分離設備に搬送され、
ここで掘削物と搬送水に分離され、分離された掘削物は
搬出処理される一方、分離された搬送水は給水ポンプに
よって吸引されて密閉式減圧タンク及び送水ポンプへに
給水されることとなり、搬送水を効率よく循環できる。

【００１７】また、本発明の掘削物の輸送装置は、前記
掘削物搬出用ジェットポンプの基端部には高圧水を供給
する前記送水ポンプが接続されると共に、外部から空気
を吸入する空気吸入口が設けられたことを特徴とするも
のである。

【００１８】従って、本発明の掘削物の輸送装置にあっ
ては、掘削物搬出用ジェットポンプには送水ポンプから
高圧水が供給されると同時に空気が吸入されることとな
り、掘削物の排出が促進される。

【００１９】また、本発明のトンネル掘削機は、筒状の
掘削機本体と、該掘削機本体の前部に駆動回転自在に装
着されたカッタヘッドと、前記掘削機本体を前進させる
推進機構と、前記カッタヘッドによって掘削された掘削
物を集積するホッパと、該ホッパの下部に連結された掘
削物搬出用ジェットポンプと、該ジェットポンプによっ
て搬出された掘削物及び搬送水を一時的に貯留すると共
に内部の余剰空気を吸引して大気圧以下とする真空ポン
プが接続された密閉式減圧タンクと、前記ジェットポン
プに搬送水を送水する送水ポンプと、前記密閉式減圧タ
ンクに設けられた水位計と、前記密閉式減圧タンク内の
掘削物及び搬送水を搬出する搬出ポンプと、該搬出ポン
プによって搬出された掘削物及び搬送水を分離する分離
設備と、該分離設備によって分離された搬送水あるいは
新たに補給された搬送水を前記密閉式減圧タンク及び前
記送水ポンプに給水すると共に前記水位計が測定した水
位及び前記真空ポンプの負圧信号に基づいてその給水吐
出量が調整する給水ポンプとを具えたことを特徴とする
ものである。

【００２０】従って、本発明のトンネル掘削機にあって
は、カッタヘッドが駆動回転すると共に推進機構によっ
て掘削機本体が前進すると、回転するカッタヘッドが岩
盤を破壊し、掘削された掘削物はホッパによって集積さ
れ、このホッパ内の掘削物は、送水ポンプから送水され
た搬送水がジェットポンプから噴出されることで搬送水
と共に排出され、この掘削物及び搬送水は密閉式減圧タ
ンクに一時的に貯留される。ここで掘削物及び搬送水か
ら余剰空気が除去されると共にタンクの内部が大気圧以
下とされることで、ジェットポンプによる排出力が補助
されると共にキャビテーションの発生が防止される。そ
して、この密閉式減圧タンク内の掘削物及び搬送水は搬
出ポンプによって分離設備に搬出され、掘削物及び搬送
水の混合物がそれぞれ分離され、分離された搬送水に新
たに水が補給された搬送水は密閉式減圧タンク内の水位
及び真空ポンプの負圧信号に基づいて吐出量を調整され
て給水ポンプによって密閉式減圧タンク及び前記送水ポ
ンプに給水されることとなり、各管路内での閉塞が防止
され、掘削機の連続運転が可能となる。

【００２１】また、本発明のトンネル掘削方法は、前部
に装着されたカッタヘッドを駆動回転させながら筒状の
本体を前進させることで前方の岩盤を掘削し、この岩盤
を掘削して生じた掘削物をホッパに取込む一方、送水ポ
ンプからジェットポンプに高圧水を送水して該ジェット
ポンプによって前記ホッパ内の掘削物を搬送し、この掘
削物及び搬送水を密閉式減圧タンクに一時的に貯留して
内部の余剰空気を吸引して大気圧以下とし、この密閉式
減圧タンク内の掘削物及び搬送水を搬出ポンプによって
搬出して分離設備に搬送し、ここで分離された掘削物は
搬出処理される一方、搬送水及び新たに補給された搬送
水は給水ポンプによって前記密閉式減圧タンク及び前記
送水ポンプに給水されると共に、該密閉式減圧タンク内
の水位及び圧力に基づいてこの水位及び圧力が一定とな
るように給水吐出量が調整されるようにしたことを特徴
とするものである。

【００２２】従って、本発明のトンネル掘削方法にあっ
ては、岩盤の掘削によって生じた掘削物をホッパに取込
み、送水ポンプからジェットポンプに高圧水を送水して
このジェットポンプによってホッパ内の掘削物を密閉式
減圧タンクまで搬送してここに一時的に貯留して内部の
余剰空気を吸引して大気圧以下としてから、搬出ポンプ
によってこの掘削物及び搬送水を搬出して分離設備に搬
送し、ここで分離された掘削物は搬出処理される一方、
搬送水に新たに水が補給された搬送水は密閉式減圧タン
ク内の水位及び圧力が一定になるように吐出量を調整さ
れて給水ポンプにより密閉式減圧タンク及び送水ポンプ
に給水されることとなり、密閉式減圧タンクにて余剰空
気を吸引することで掘削物及び搬送水の搬出系でのキャ
ビテーションの発生が防止されると共に、密閉式減圧タ
ンク内を大気圧以下とすることでジェットポンプによる
排出力が補助され、結果として、各管路内での閉塞が防
止され、掘削機の連続運転が可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００２４】以下に説明する実施例では、本発明のトン
ネル掘削機を岩盤を掘削するトンネルボーリングマシン
（ＴＢＭ）とし、本発明の掘削物の輸送装置をこのＴＢ
Ｍによって岩盤掘削されて生じた岩塊や岩片（ずり）を
外部に排出する輸送装置として説明する。

【００２５】＜トンネルボーリングマシンの全体構成＞
図２に本発明の一実施例に係るトンネル掘削機としての
トンネルボーリングマシンの断面、図３にこのトンネル
ボーリングマシンの正面視、図４に図２のIV−IV断面、
図５に図２のＶ−Ｖ断面、図６に図２のVI−VI断面、図
７に推進機構としてのパラレルリンク機構の概略を示
す。

【００２６】本実施例のトンネルボーリングマシン１０
において、図２及び図３に示すように、掘削機本体は円
筒形状をなす前胴１１と中胴１２と後胴１３とから構成
されている。この前胴１１の前部には軸受１４によって
カッタヘッド１５が回転自在に装着されており、このカ
ッタヘッド１５は前面に径方向に沿って互いに交差する
スポーク１６が固定され、各スポーク１６には岩盤をせ
ん断破壊するディスクカッタ１７が多数枢着されると共
に、岩盤の掘削面を掻き取るスクレーパ１８が固定され
ている。このカッタヘッド１５の後部には内歯を有する
リングギア１９が一体に固定される一方、前胴１１には
カッタ旋回油圧モータ２０が固定されており、このカッ
タ旋回油圧モータ２０の駆動ギア２１がリングギア１９
に噛み合っている。

【００２７】また、前胴１１には掘削して発生したずり
が内部に浸入しないように、カッタヘッド１５側とカッ
タ駆動モータ２０側とを仕切るバルクヘッド２２が形成
されており、カッタヘッド１５とこのバルクヘッド２２
との間にはチャンバ室２３が形成されている。そして、
このチャンバ室２３にはずりを集積するホッパ２４がバ
ルクヘッド２２に固定されて配設され、カッタヘッド１
５の内側には破壊されて落下したずりを掻き上げてホッ
パ２４に取り込む掻き上げ板２５が固定されている。更
に、このホッパ２４の下部にはこのホッパ２４にて集積
したずりを外部に排出する排出装置２６が取付けられて
いる。

【００２８】従って、カッタ駆動モータ２０を駆動して
駆動ギア２１を回転駆動すると、この駆動ギア２１が噛
み合うリングギア１９が回転し、リングギア１９と一体
のカッタヘッド１５を旋回し、ディスクカッタ１７が岩
盤をせん断破壊し、スクレーパ１８が掘削面を掻き取る
ことで、岩盤を掘削することができる。そして、掘削し
て生じたずりはチャンバ室２３内に落下し、掻き上げ板
２５がカッタヘッド１５と共に回転することで、チャン
バ室２３内のずりを掻き上げてホッパ２４内に落とす。
このホッパ２４内に落下して集積したずりは排出装置２
６によって外部に排出される。

【００２９】図２及び図５に示すように、中胴１２は前
胴１１の後部に球面軸受２７を介して揺動自在に連結さ
れている。また、後胴１３は中胴１２の後部内周面に軸
受２８を介して掘進方向移動自在に連結されている。そ
して、前胴１１の後部に固定された前胴基板２９と後胴
１３の前部に固定された後胴基板３０との間には推進機
構としての６本の推進ジャッキ３１〜３６が架設されて
いる。この推進ジャッキ３１〜３６は油圧の給排によっ
て伸縮作動するものであって、ジャッキ本体は後胴基板
３０に固定された球軸受３７によって揺動自在に支持さ
れ、ロッド先端部は前胴基板２９に固定された球軸受３
８によって揺動自在に支持されている。そして、この推
進ジャッキ３１〜３６はそれぞれ隣合って配設された関
係が、例えば、推進ジャッキ３１がカッタヘッド１５の
周方向一方に傾斜し、推進ジャッキ３２がカッタヘッド
１５の周方向他方に傾斜して全体としてトラス状に配設
されることでパラレルリンク機構３９を構成している。

【００３０】従って、パラレルリンク機構３９の推進ジ
ャッキ３１〜３６をそれぞれ個別に駆動して駆動ロッド
を伸縮させることで、カッタヘッド１５を有する前胴１
１を中胴１２に対して揺動し、その掘進方向を変更する
ことができる。また、このパラレルリンク機構３９の推
進ジャッキ３１〜３６を同期駆動して駆動ロッドを伸長
させることで、カッタヘッド１５を有する前胴１１及び
中胴１２を後胴１３に対して前進することができる。

【００３１】ここで、前述した複数の推進ジャッキ３１
〜３６から構成されるパラレルリンク機構３９の制御シ
ステムの構成について説明する。

【００３２】図７に示すように、推進ジャッキ３１〜３
６において、例えば、推進ジャッキ３１の図示しないピ
ストンによって仕切られた２つの圧力室には油圧給排管
４１，４２が連結されており、各油圧給排管４１，４２
はそれぞれ非常遮断弁４３，４４を介してサーボ弁４５
に連結されている。このサーボ弁４５は推進ジャッキ３
１の各圧力室への油圧の供給及び排出を切り換えるもの
であって、連結管４６，４７を介して油圧給排源４８に
連結されている。

【００３３】また、推進ジャッキ３１にはその作動位置
を検出する変位センサ４９が装着されており、この変位
センサ４９はコントローラ５０を介して制御部５１に接
続されている。そして、前述したサーボ弁４５はサーボ
アンプ５２を介して制御部５１に接続されている。な
お、この制御部５１には複数のジョイスティクレバーを
有する操作部５３と非常停止ボタン５４が接続されてい
る。

【００３４】従って、変位センサ４９は推進ジャッキ３
１の作動位置を検出しており、その検出信号をコントロ
ーラ５０を介して制御部５１に出力している。制御部５
１はこの検出信号に基づいてサーボアンプ５２に指令信
号を出力し、サーボアンプ５２はその指令信号に基づい
てサーボ弁４５を制御し、油圧給排源４８と推進ジャッ
キ３１との間で油圧の給排を行うようになっている。な
お、ここでは推進ジャッキ３１についてのみ説明した
が、他の推進ジャッキ３２〜３６についても同様の構成
となっている。

【００３５】また、前胴１１には、図２及び図４に示す
ように、４つのフロントグリッパ５５が周方向均等間隔
で径方向移動自在に支持されており、各フロントグリッ
パ５５は内蔵された油圧シリンダ５６によって駆動する
ことができる。従って、この油圧シリンダ５６を駆動し
て各フロントグリッパ５５を径方向に移動することで、
このフロントグリッパ５５を前胴１１内に収納した位置
と外周面が掘削形成されたトンネル内壁面に圧接して前
胴１１を保持する位置とに移動することができる。

【００３６】一方、後胴１３には、図２及び図６に示す
ように、２つのリアグリッパ５７が周方向均等間隔で径
方向移動自在に支持されており、各リアグリッパ５７は
内蔵された油圧シリンダ５８によって駆動することがで
きる。従って、この油圧シリンダ５８を駆動して各リア
グリッパ５７を径方向に移動することで、このリアグリ
ッパ５７を後胴１３内に収納した位置と外周面が掘削形
成されたトンネル内壁面に圧接して後胴１３を保持する
位置とに移動することができる。

【００３７】なお、このＴＢＭ１０は岩盤掘削用のトン
ネル掘削機であり、前述した後胴１３のリアグリッパ５
７によって掘進反力を得て前胴１１を推進させるもので
あるが、トンネル掘削中の地盤が岩盤層から一般土砂層
に変化した場合には、掘削したトンネル壁面が軟弱であ
り、リアグリッパ５７によって掘進反力を得ることがで
きない。そのため、このＴＢＭ１０にあっては、シール
ド掘削機のように、セグメントによって掘進反力を得て
前胴１１が推進できるようになっている。

【００３８】即ち、図２及び図６に示すように、後胴１
３の後部には円周方向に４つのシールドジャッキ５９が
並設されており、後方に伸びる駆動ロッドの先端部には
スプレッダ６０が取付けられている。従って、このシー
ルドジャッキ５９を作動して掘進方向後方に駆動ロッド
を伸長させると、掘削したトンネル内周面に構築された
既設のセグメントＳにスプレッダ６０を押し付けること
で、その反力により前胴１１及び中胴１２、後胴１３を
前進することができる。なお、後胴１３の後部内周面に
は既設のセグメントＳの外周面に密着して後胴１３内部
への土砂の浸入を防止するテールパッキン６１が固着さ
れている。

【００３９】＜リンク式セグメントエレクタ装置の構成
＞図８に本実施例のトンネルボーリングマシンに適用さ
れるリンク式セグメントエレクタ装置の側面視、図９に
このリンク式セグメントエレクタ装置の正面視を示す。

【００４０】図２に示すように、本実施例のＴＢＭ１０
に装着されたセグメントエレクタ装置６２はリンク式で
あって、後胴１３の後部に固定された固定板６３に設け
られており、このエレクタ装置６２はシールドジャッキ
５９によって前進した後胴１３（掘削機本体）と既設の
セグメントＳとの間の空所に新しいセグメントＳを装着
するものである。

【００４１】即ち、図８及び図９に示すように、固定板
６３にはブラケット６４によって回転自在な４つの支持
ローラ６５が周方向均等間隔で取付けられており、この
４つの支持ローラ６５によって回転リング６６が回転自
在に支持され、この回転リング６６には内歯を有するリ
ングギア６７が固定されている。また、固定板６３には
ブラケット６８によって油圧モータ６９が固定されてお
り、この油圧モータ６９の駆動ギア７０がリングギア６
７の内歯に噛み合っている。従って、油圧モータ６９を
駆動して駆動ギア７０を回転駆動すると、この駆動ギア
７０が噛み合うリングギア６７が回転し、リングギア６
７と一体の回転リング６６を旋回することができる。

【００４２】また、回転リング６６に固定された固定台
７１には一対の連結リンク７２及び一対の可動リンク７
３を介して移動台７４が支持されており、この一対の可
動リンク７３には油圧ジャッキ７５の本体が枢着され、
その駆動ロッドの先端部は固定台７１に連結されてい
る。そして、この移動台７４のねじロッド７６にはスラ
イド体７７が螺合し、このねじロッド７６の回転によっ
てスライド体７７が移動自在となっており、このスライ
ド体７７に固定された取付ブラケット７８には連結ピン
７９によって吊り金具８０が着脱自在となっている。な
お、この吊り金具８０は下部がねじ部となっており、図
示しない装置によって搬入されたセグメントＳの内面に
予め螺合されるものである。

【００４３】従って、セグメントＳに螺合された吊り金
具８０に対して、スライド体７７を移動して取付ブラケ
ット７８と位置合せを行い、この吊り金具８０を連結ピ
ン７９によって取付ブラケット７８に連結することで、
セグメントＳを保持することができる。そして、油圧ジ
ャッキ７５を駆動して駆動ロッドを伸縮すると、可動リ
ンク７３及び連結リンク７２が上下に回動し、固定台７
１に対して移動台７４を昇降することで、保持したセグ
メントＳを昇降することができる。更に、油圧モータ６
９を駆動してリングギア６７と共に回転リング６６を旋
回することで、保持したセグメントＳをトンネル内壁面
に沿って移動することができる。

【００４４】＜トンネルボーリングマシンの作用＞この
ように構成されたトンネル掘削機によって岩盤を掘削し
てトンネルを構築するには、図２に示すように、油圧シ
リンダ５６を駆動（縮小）して各フロントグリッパ５５
を引き込んで前胴１１内に収納することで、前胴１１を
移動自在とする一方、油圧シリンダ５８を駆動（伸長）
して各リアグリッパ５７を押し出して外周面を掘削形成
されたトンネル内壁面に圧接することで、後胴１３を移
動不能に保持する。この状態で、カッタ旋回駆動モータ
２０を駆動してカッタヘッド１５を回転駆動させなが
ら、パラレルリンク機構３９の各推進ジャッキ３１〜３
６を伸長して前胴１１と共にカッタヘッド１５を前方へ
移動させる。すると、旋回するカッタヘッド１５のディ
スクカッタ１７が岩盤をせん断破壊し、スクレーパ１８
が掘削面を掻き取ることで岩盤を掘削する。そして、こ
のときに各推進ジャッキ３１〜３６の各作動ストローク
を変えることで、前胴１１は中胴１２と球面軸受２７を
介して折れ曲がり、カッタヘッド１５の向きを変えてト
ンネルの掘削方向を変更することができる。

【００４５】また、図７に示すように、制御部５１には
変位センサ４９が検出した推進ジャッキ３１〜３６の作
動位置の検出信号が入力されており、制御部５１は予め
設定された掘削条件（掘削するトンネルの形状や寸法、
長さ等）及び変位センサ４９の検出信号に基づいてサー
ボアンプ５２に指令信号を出力してサーボ弁４５を制御
し、油圧給排源４８と推進ジャッキ３１〜３６との間で
油圧の給排を行う。従って、推進ジャッキ３１〜３６は
油圧の給排によって所定量往復駆動し、Ｘ方向、Ｙ方
向、Ｚ方向及びψ方向、θ方向、φ方向の制御が行われ
ながら、カッタヘッド１５を前進揺動させる。

【００４６】そして、各推進ジャッキ３１〜３６を所定
ストローク伸長すると、この推進ジャッキ３１〜３６の
駆動を停止し、油圧シリンダ５６を駆動（伸長）して各
フロントグリッパ５５を押し出して外周面を掘削形成さ
れたトンネル内壁面に圧接することで、前胴１１を移動
不能に保持する一方、油圧シリンダ５８を駆動（縮小）
して各リアグリッパ５７を引き込んで後胴１３内に収納
することで、後胴１３を移動自在とする。この状態で、
パラレルリンク機構３９の各推進ジャッキ３１〜３６を
縮小して前胴１１及び中胴１２に対して後胴１３を前方
へ引き寄せて移動させる。そして、前述と同様に、各フ
ロントグリッパ５５を引き込んで前胴１１内に収納し、
前胴１１を移動自在とする一方、各リアグリッパ５７を
押し出して外周面をトンネル内壁面に圧接し、後胴１３
を移動不能に保持する。この状態で、カッタ旋回駆動モ
ータ２０を駆動してカッタヘッド１５を回転駆動させな
がら、パラレルリンク機構３９の各推進ジャッキ３１〜
３６を伸長して前胴１１と共にカッタヘッド１５を前方
へ移動させることで、ディスクカッタ１７及びスクレー
パ１８によって岩盤を掘削する。この繰り返しによって
トンネルを掘削形成していく。

【００４７】このディスクカッタ１７及びスクレーパ１
８の岩盤掘削によって生じたずりはカッタヘッド１５の
隙間からチャンバ室２３内に落下し、カッタヘッド１５
と共に回転する掻き上げ板２５がこのチャンバ室２３内
のずりを掻き上げてホッパ２４内に落とす。そして、こ
のホッパ２４内に落下して集積されたずりは排出装置２
６によって外部に排出される。

【００４８】ところで、岩盤を掘削してトンネルを形成
する場合には、前述したように、リアグリッパ５７がト
ンネル内壁面に圧接して後胴１３を移動不能に保持こと
で、パラレルリンク機構３９の各推進ジャッキ３１はこ
の後胴１３にて掘進反力を得て前胴１１を前進させ、旋
回するカッタヘッド１５によって前方の岩盤を掘削す
る。一方、トンネル掘削中の地盤が岩盤層から一般土砂
層に変化した場合には、トンネル内壁面が軟弱であるた
め、リアグリッパ５７によって推進反力を得ることがで
きないので、シールドジャッキ５９が既設のセグメント
Ｓにて掘進反力を得て前胴１１及び中胴１２、後胴１３
を推進させる。

【００４９】即ち、複数のシールドジャッキ５９のスプ
レッダ６０を既設のセグメントＳへ押し付けた状態で、
このシールドジャッキ５９を伸長することにより、その
押し付け反力によってトンネル掘削機本体、即ち、前胴
１１及び中胴１２、後胴１３を前進させ、これと同時に
カッタ駆動モータ２０を駆動してカッタヘッド１５を旋
回させ、ディスクカッタ１７及びスクレーパ１８によっ
て一般土砂層を掘削していく。そして、前胴１１及び中
胴１２、後胴１３からなる掘削機本体が所定量前進する
と、シールドジャッキ５９の何れか一つを縮み方向に作
動し、スプレッダ６０と既設のセグメントＳとの間に空
所を形成し、この空所にセグメントエレクタ装置６２に
よって新しいセグメントＳを装着する。

【００５０】図８及び図９に示すように、図示しない台
車によってトンネル内に搬入されたセグメントＳに対し
て、作業者はこのセグメントＳに吊り金具８０を螺合す
る。そして、エレクタ装置６２のスライド体７７を移動
し、取付ブラケット７８をセグメントＳに固定された吊
り金具８０の上方に位置させ、この吊り金具８０を連結
ピン７９によって取付ブラケット７８に連結する。この
ようにセグメントＳを取付ブラケット７８が保持した状
態で、油圧ジャッキ７５を駆動して可動リンク７３を回
動することで移動台７４を昇降すると共に、油圧モータ
６９を駆動して回転リング６６を旋回することで移動台
７４を旋回し、保持したセグメントＳをトンネル内で移
送してトンネル内壁面の所定の位置に組付ける。そし
て、セグメントＳをトンネル内壁面に固定すると、セグ
メントＳの保持を解除し、元位置に戻る。この繰り返し
によってトンネルを構築していく。

【００５１】このように上述したＴＢＭ１０では、トン
ネル掘削機本体（前胴１１、中胴１２、後胴１３）をパ
ラレルリンク機構３９あるいはシールドジャッキ５９に
よって前進させながらカッタヘッド１５を旋回させ、デ
ィスクカッタ１７及びスクレーパ１８によって岩盤を掘
削し、岩盤掘削によって生じたずりをホッパ２４に集積
してから排出装置２６によって外部に排出する一方、セ
グメントエレクタ装置６２によってセグメントＳをトン
ネル内壁面に装着することで、トンネルを構築してい
る。

【００５２】なお、上述の実施例のＴＢＭ１０におい
て、パラレルリンク機構３９を６本の推進ジャッキ３１
〜３６によって構成したが、推進ジャッキの数は６本に
限定されるものではなく、８本でも、１０本でもよいも
のであり、いずれの場合であっても前述と同様の作用効
果を奏することができる。

【００５３】また、上述の実施例のＴＢＭ１０におい
て、掘削機本体の推進機構及び掘進方向を変更する機構
としてパラレルリンク機構３９を用いたが、本発明のト
ンネル掘削機はこれに限定されるものではない。

【００５４】＜掘削物の輸送装置の構成＞ここで、上述
したトンネルボーリングマシンに適用した掘削物の輸送
装置について説明する。図１に本発明の第１実施例に係
るトンネルボーリングマシンに装着された掘削物の輸送
装置の概略構成を示す。

【００５５】＜第１実施例の掘削物の輸送装置の構成＞
図１に示すように、掘削機本体を構成する前胴１１の前
部にはカッタヘッド１５が回転自在に装着されており、
このカッタヘッド１５の前面にはディスクカッタ１７が
多数装着されている。一方、カッタヘッド１５の後部に
は内歯を有するリングギア１９が一体に固定され、図示
しないカッタ旋回油圧モータの駆動ギアが噛み合ってい
る。また、前胴１１にはバルクヘッド２２によってチャ
ンバ室２３が形成され、このチャンバ室２３にはずりを
集積するホッパ２４及びこのホッパ２４にて集積したず
りを外部に排出する排出装置２６ａが設けられている。

【００５６】この排出装置２６ａにおいて、ホッパ２４
は上部にずりの集積開口部２４ａが形成される一方、下
部にはジェットポンプ101が装着されてずりの取込開口
部２４ｂにて連通されている。そして、このジェットポ
ンプ101の前部にはジェットノズル102が形成されて送水
管103が連結される一方、後部にはスロート部104が形成
されて排出管105が連結されている。従って、送水管103
から高圧水がジェットポンプ101に送水されると、ジェ
ットノズル102からスロート部104に高圧水が噴射され、
このスロート部104で噴射水が減圧され、負圧が発生
し、この負圧によってホッパ２４内のずりを吸引して排
出管105を通って排出することができる。

【００５７】ジェットポンプ101のスロート部104に連結
された排出管105は操作弁106を介して密閉式減圧タンク
107に接続されている。この密閉式減圧タンク107は排出
管105内を輸送される岩塊や岩片、土砂、搬送水、湧き
水、粉塵など（以下、掘削ずりと称する。）を一時的に
貯留するためのものである。そして、この密閉式減圧タ
ンク107には操作弁108を介して真空ポンプ109が接続さ
れており、この真空ポンプ109を作動して操作弁108を開
放することで、密閉式減圧タンク107内に掘削ずりと共
に取り込まれた余剰空気を吸引して排出すると共に、密
閉式減圧タンク107内部を大気圧以下に減圧することが
できる。従って、掘削ずり内に混入した空気が排除され
ることで、後述する後方の搬出管路110の遠心式搬出ポ
ンプ111に空気が侵入することはなくなってキャビテー
ションの発生を防止できる一方、密閉式減圧タンク107
内部が大気圧以下となることで、ジェットポンプ101の
噴射水によって排出管105内を押し流された掘削ずりを
吸引して閉塞を防止できる。

【００５８】また、密閉式減圧タンク107には前述した
搬出管路110が接続され、この搬出管路110には操作弁11
2及び搬出ポンプ111、流量計113が装着され、この搬出
管路110は掘削ずりを岩塊や岩片、土砂と水とに分離す
る分離設備114が接続されている。従って、搬出ポンプ1
11は密閉式減圧タンク107に貯留された掘削ずりを搬出
管路110を通して分離設備114に吐出することができ、こ
のとき、流量計113は搬出管路110の搬出量を測定し、こ
の搬出量が設定値に維持するように搬出ポンプ111に流
量信号を出力し、制御することができる。

【００５９】分離設備114では搬出ポンプ111により搬出
管路110を通って搬送されてきた掘削ずりを岩片や土砂
と水とに分離するものであり、岩片や土砂は図示しない
処理設備によって処理され、水は接続された給水管路11
5に吸入されて再利用が図られるようになっている。即
ち、分離設備114には給水管路115が接続され、この給水
管路115には給水ポンプ116が装着されている。そして、
この給水管路115は分岐部117で２つに分岐され、給水管
118は送水ポンプ119及び操作弁120を介して送水管103に
接続され、バイパス管121は操作弁122を介して密閉式減
圧タンク107に接続されている。従って、給水ポンプ116
は分離設備114にて分離された水を給水管路115を通して
送水ポンプ119及び密閉式減圧タンク107に給水すること
ができ、この送水ポンプ119更に送水管103によってジェ
ットポンプ101に送水することができる。なお、分離設
備114には水の不足時に補給水123が補給され、過剰時に
はオーバーフロー水124が排出されるようになってい
る。

【００６０】また、前述した密閉式減圧タンク107内に
は水位計125が設けられており、内部の掘削ずりの水面
を検出し、その貯溜量を給水ポンプ116に貯溜信号を出
力し、制御することができる。また、前述した真空ポン
プ109もその負圧信号を給水ポンプ116に出力している。
従って、給水ポンプ116は、水位計125からの密閉式減圧
タンク107内の貯溜信号と真空ポンプ109の負圧信号に基
づいて分離設備114からの給水量を制御している。

【００６１】＜第１実施例の掘削物の輸送装置の作用＞
まず、第１の準備段階として、給水管118の操作弁120及
び排出管105の操作弁106を閉止する一方、バイパス管12
1の操作弁122及び搬出管路110の操作弁112を開放し、分
離設備114、給水管路115、分岐部117、バイパス管121、
密閉式減圧タンク107、搬出管路110により閉管路が構成
される。この状態で搬出ポンプ116及び給水ポンプ116を
駆動すると、給水ポンプ116より吐出された給水はこの
閉管路を流過する。ここで、搬出ポンプ111の吐出流量
は搬出管路110に設けられた流量計113からの信号により
所定の流量になるように制御される。また、密閉式減圧
タンク107内の水位が水位計125により一定水位となるよ
うに給水ポンプ116の吐出流量が制御される。従って、
搬出管路110の搬出ポンプ111はキャビテーションを起こ
すことはない。

【００６２】そして、第２の最終段階として、給水管11
8の操作弁120及び排出管105の操作弁106、真空ポンプ10
9の操作弁108を開放すると、分離設備114、給水管路11
5、分岐部117、給水管118、送水管103ジェットポンプ10
1、排出管105、密閉式減圧タンク107、搬送管路110によ
り閉管路が構成されると共に、分岐部117からバイパス
管121、密閉式減圧タンク107に至る閉管路が構成され
る。この状態で送水ポンプ119及び真空ポンプ109を駆動
すると、給水ポンプ116より吐出された給水はこの閉管
路を流過し、残部はバイパス管路121を流過して密閉式
減圧タンク107に流入する。このとき、真空ポンプ109に
よって密閉式減圧タンク107内の余剰空気が吸引排出さ
れると共に内部が大気圧以下に減圧され、この内部圧力
を一定の維持するように給水ポンプ116の吐出流量が制
御される。また、前述と同様に、密閉式減圧タンク107
の水位が変動しないように水位計125により給水ポンプ1
16の吐出流量が制御される。

【００６３】このような第１及び第２の準備作動が完了
すると、ＴＢＭによる岩盤の掘削が開始される。

【００６４】即ち、カッタヘッド１５を回転駆動させな
がら、推進機構（例えば、パラレルリンク機構３９、図
２参照）によって前胴１１と共にカッタヘッド１５を前
方へ移動させることで、このカッタヘッド１５のディス
クカッタ１７が岩盤をせん断破壊し、岩盤を掘削する。
そして、岩盤掘削によって生じたずりはカッタヘッド１
５の隙間からチャンバ室２３内に落下し、カッタヘッド
１５と共に回転する掻き上げ板２５がこのチャンバ室２
３内のずりを掻き上げ、集積開口部２４ａからホッパ２
４内に落下して集積される。

【００６５】そして、ホッパ２４内に集積したずりは重
力によって取込開口部２４ｂからジェットポンプ101内
に入り込む。一方、ジェットポンプ101には送水管103か
ら加圧された水が供給され、ジェットノズル102によっ
て加速されてスロート部104に噴射される。このスロー
ト部104では、ジェットノズル102からの噴射水が減圧さ
れ、負圧が発生し、ホッパ２４内のずりが粉塵や空気、
水などと共に取込開口部２４ｂからスロート部104に吸
引される。そして、吸引されたずりは水流に乗り、排出
管105を通って排出される。

【００６６】すると、ジェットポンプ101によって排出
された岩塊や岩片、土砂、搬送水、湧き水、粉塵などか
らなる掘削ずりは排出管105を通って密閉式減圧タンク1
07に搬出される。このとき、密閉式減圧タンク107内に
クラッシャを設けて搬送管路110で搬出し易いように細
かく砕してもよい。また、このとき、密閉式減圧タンク
107内にはジェットポンプ101により掘削ずりと共に空気
が混入しているが、真空ポンプ109が作動してこの密閉
式減圧タンク107内の余剰空気を吸引して排出すること
で、密閉式減圧タンク107内の掘削ずりを搬出する搬出
管路110の搬出ポンプ111に空気が侵入することはなくな
り、キャビテーションの発生を防止できる。更に、この
真空ポンプ109によって密閉式減圧タンク107の内部を大
気圧以下に減圧しており、これによってジェットポンプ
101の噴射水によって排出管105内を押し流された掘削ず
りを強制的に吸引して密閉式減圧タンク107に排出する
こととなり、この排出管105の閉塞を防止できる。

【００６７】なお、この場合、密閉式減圧タンク107の
水位は切羽からの湧き水が増加したりして変動しようと
するが、水位計125の検知により給水ポンプ116の吐出量
が調整され、一定に維持される。例えば、密閉式減圧タ
ンク107の水位が所定値より低くなると、吐出流量を増
やす方向に給水ポンプ116に信号が出力され、ジェット
ポンプ101に供給される給水量より多い流量が給水ポン
プ116より吐出される。そして、その余剰の流量は分岐
点117でバイパス管路121を介して密閉式減圧タンク107
に流入されることとなり、ジェットポンプ101には必要
な一定流量だけが供給される。

【００６８】一方、湧き水などが多く発生したときに
は、この湧き水もジェットポンプ101により密閉式減圧
タンク107に搬送されるので、その水位は所定値より高
くなろうとする。しかし、水位計125がこの状態を検知
して、給水ポンプ116に吐出流量を減らす信号が出力さ
れ、ジェットポンプ101への給水流量が減少し、ジェッ
トポンプ101にはこの減少した給水流量と湧き水による
余剰水量が供給されので、十分な起毛が発揮され、且
つ、密閉式減圧タンク107の水位は一定に維持される。

【００６９】この密閉式減圧タンク107の水位が一定に
維持された状態で、密閉式減圧タンク107内の掘削ずり
は搬出管路110に搬出され、搬出ポンプ111が流量計113
より信号を受けて一定流量を吐出する。そして、吐出さ
れた掘削ずりはこの搬出管路110を通って分離設備114に
搬送される。この分離設備114では、掘削ずりが岩片や
土砂と水とに分離され、水は給水として貯溜される一
方、岩片や土砂は他の処理設備に搬送され処理される。
なお、初期運転時等に給水が不足する場合には、不足分
を補給水123として補給する一方、湧き水が増えた場合
には、その余剰水をオーバーフロー水124として排出さ
せている。

【００７０】このように本実施例の掘削物の輸送装置に
あっては、ジェットポンプ101から噴出される高圧水に
よってホッパ２４内に集積した掘削ずりを密閉式減圧タ
ンク107に排出してここで一時的に貯留し、真空ポンプ1
09によってこの密閉式減圧タンク107内の余剰空気を除
去すると共に内部を大気圧以下に減圧し、その後、搬出
ポンプにより搬出管路110を通して分離設備114に搬出す
るようにしたことで、搬出管路110の搬出ポンプ111に空
気が侵入することはなくなり、キャビテーションの発生
を防止できると共に、ジェットポンプ101によって排出
管105内を押し流された掘削ずりを強制的に吸引して密
閉式減圧タンク107に排出することとなり、この排出管1
05の閉塞を防止でき、ジェットポンプによる掘削ずりの
排出効率が向上する。

【００７１】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明の掘削物の輸送装置によれば、掘削物搬出用
ジェットポンプによって搬出された掘削物及び搬送水を
密閉式減圧タンクに一時的に貯留して余剰空気が除去さ
れると共に内部が大気圧以下とされ、この密閉式減圧タ
ンク内の掘削物及び搬送水の搬出量を流量計によって測
定して設定値に維持するように搬出ポンプにより掘削物
及び搬送水の搬出量を搬送する一方、密閉式減圧タンク
に設けられた水位計によって測定された水位及び真空ポ
ンプの負圧信号に基づいて給水ポンプにより密閉式減圧
タンク及び送水ポンプへの給水吐出量が調整し、送水ポ
ンプによって搬送水をジェットポンプに送水するように
したので、密閉式減圧タンク内の空気が排出されて搬出
ポンプに空気が侵入することはなくなり、キャビテーシ
ョンの発生を防止することができると共に、密閉式減圧
タンク内が負圧状態となってジェットポンプによって排
出管内を押し流された掘削物を強制的に吸引して密閉式
減圧タンクに排出されることとなり、この排出管の閉塞
を防止してジェットポンプによる掘削物の排出効率を向
上することができ、その結果、掘削物の輸送効率の向上
を図ることができる。

【００７２】

【００７３】また、本発明の掘削物の輸送装置によれ
ば、搬出ポンプによって密閉式減圧タンクから掘削物及
び搬送水を搬出する搬出系に分離設備を接続し、この分
離設備によって掘削物から分離された搬送水を給水する
給水系には記給水ポンプを接続したので、密閉式減圧タ
ンクから搬出ポンプによって搬出された掘削物及び搬送
水の混合物は分離設備に搬送され、ここで掘削物と搬送
水に分離され、分離された掘削物は搬出処理される一
方、分離された搬送水は給水ポンプによって吸引されて
密閉式減圧タンク及び送水ポンプへに給水されることと
なり、搬送水を効率よく循環することができ、コストダ
ウンを図ることができる。

【００７４】また、本発明の掘削物の輸送装置によれ
ば、掘削物搬出用ジェットポンプの基端部に高圧水を供
給する送水ポンプを接続すると共に外部から空気を吸入
する空気吸入口を設けたので、掘削物搬出用ジェットポ
ンプには送水ポンプから高圧水が供給されると同時に空
気が吸入されることとなり、掘削物の排出を促進するこ
とができる。

【００７５】更に、本発明のトンネル掘削機によれば、
掘削機本体の前部にカッタヘッドを装着して推進機構に
よって前進可能とし、掘削物を集積するホッパの下部に
掘削物搬出用ジェットポンプを連結してこのジェットポ
ンプに搬出された掘削物及び搬送水を一時的に貯留する
密閉式減圧タンクを連結し、密閉式減圧タンク内の掘削
物及び搬送水を分離設備に搬出する搬出ポンプを連結す
ると共に、この分離設備に分離された搬送水を密閉式減
圧タンク及びジェットポンプに搬送水を送水する送水ポ
ンプに給水する給水ポンプを連結し、密閉式減圧タンク
内の水位及び真空ポンプの負圧信号に基づいて吐出量を
調整可能としたので、密閉式減圧タンク内の空気が排出
されて搬出ポンプに空気が侵入することはなくなり、キ
ャビテーションの発生を防止することができると共に、
密閉式減圧タンク内が負圧状態となってジェットポンプ
による掘削物の排出効率を向上することができ、その結
果、トンネル掘削作業効率の向上を図ることができる。
また、ジェットポンプによる掘削物の排出効率が向上す
ることで、掘削気本体に対して密閉式減圧タンクなどの
処理設備をトンネルの後方に配置することができ、掘削
機本体内の作業空間を十分に確保することができる。

【００７６】また、本発明のトンネル掘削方法によれ
ば、カッタヘッドを駆動回転させながら本体を前進させ
ることで岩盤を掘削し、生じた掘削物をホッパに取込む
一方、送水ポンプからジェットポンプに高圧水を送水し
てジェットポンプによってホッパ内の掘削物を搬送し、
この掘削物及び搬送水を密閉式減圧タンクに一時的に貯
留して内部の余剰空気を吸引して大気圧以下とした後、
搬出ポンプによって分離設備に搬送し、ここで分離され
た搬送水を密閉式減圧タンク内の水位及び圧力が一定と
なるように調整して給水ポンプによって密閉式減圧タン
ク及び送水ポンプに給水するようにしたので、密閉式減
圧タンク内の空気が排出されて搬出ポンプに空気が侵入
することはなくなり、キャビテーションの発生を防止す
ることができると共に、密閉式減圧タンク内が負圧状態
となってジェットポンプによる掘削物の排出効率を向上
することができ、その結果、トンネル掘削作業効率の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る掘削物の輸送装置の
概略構成図である。

【図２】本発明の一実施例に係るトンネル掘削機として
のトンネルボーリングマシンの断面図である。

【図３】トンネルボーリングマシンの正面図である。

【図４】図２のIV−IV断面図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ断面図である。

【図６】図２のVI−VI断面図である。

【図７】推進機構としてのパラレルリンク機構の概略図
である。

【図８】本実施例のトンネルボーリングマシンに適用さ
れるリンク式セグメントエレクタ装置の側面図である。

【図９】リンク式セグメントエレクタ装置の正面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 前胴（トンネル掘削機本体） １２ 中胴（トンネル掘削機本体） １３ 後胴（トンネル掘削機本体） １５ カッタヘッド ２０ カッタ旋回油圧モータ ２３ チャンバ室 ２４ ホッパ ２６ 排出装置 ３１〜３６ 推進ジャッキ ３９ パラレルリンク機構 ５９ シールドジャッキ １０１ ジェットポンプ １０３ 送水管 １０５ 排出管 １０７ 密閉式減圧タンク １０９ 真空ポンプ １１１ 搬出ポンプ １１３ 流量計 １１４ 分離設備 １１６ 給水ポンプ １１９ 給水ポンプ １２５ 水位計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 城司 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番 １号 三菱重工業株式会社 神戸造船所 内 (72)発明者 風間 慶三 東京都千代田区神田司町２−３ 株式会 社大林組 東京本社内 (72)発明者 井上 誠 東京都千代田区神田司町２−３ 株式会 社大林組 東京本社内 (72)発明者 藤沢 薫 東京都千代田区神田司町２−３ 株式会 社大林組 東京本社内 (56)参考文献 特開 昭60−152799（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−136196（ＪＰ，Ｕ) 特公 平４−21799（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平３−44637（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/12

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッタヘッドの回転によって掘削した掘
   削物を集積して外部に排出処理する掘削物の輸送装置に
   おいて、前記カッタヘッドの後方に設けられた掘削物搬
   出用ジェットポンプと、該ジェットポンプによって搬出
   された掘削物及び搬送水を一時的に貯留すると共に内部
   の余剰空気を吸引して大気圧以下とする真空ポンプが接
   続された密閉式減圧タンクと、搬送水を前記ジェットポ
   ンプに送水する送水ポンプと、前記密閉式減圧タンクに
   設けられた水位計と、該水位計によって測定された前記
   密閉式減圧タンク内の水位及び前記真空ポンプの負圧信
   号に基づいて前記密閉式減圧タンク及び前記送水ポンプ
   への給水吐出量が調整される給水ポンプと、前記密閉式
   減圧タンク内の掘削物及び搬送水の搬出系に設けられた
   流量計と、該流量計によって測定された前記搬出系の搬
   出量を設定値に維持する搬出ポンプとを具えたことを特
   徴とする掘削物の輸送装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の掘削物の輸送装置におい
   て、前記搬出ポンプによって前記密閉式減圧タンクから
   掘削物及び搬送水を搬出する搬出系には分離設備が接続
   され、該分離設備によって掘削物から分離された搬送水
   を給水する給水系には前記給水ポンプが接続されたこと
   を特徴とする掘削物の輸送装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の掘削物の輸送装置におい
   て、前記掘削物搬出用ジェットポンプの基端部には高圧
   水を供給する前記送水ポンプが接続されると共に、外部
   から空気を吸入する空気吸入口が設けられたことを特徴
   とする掘削物の輸送装置。
4. 【請求項４】 筒状の掘削機本体と、該掘削機本体の前
   部に駆動回転自在に装着されたカッタヘッドと、前記掘
   削機本体を前進させる推進機構と、前記カッタヘッドに
   よって掘削された掘削物を集積するホッパと、該ホッパ
   の下部に連結された掘削物搬出用ジェットポンプと、該
   ジェットポンプによって搬出された掘削物及び搬送水を
   一時的に貯留すると共に内部の余剰空気を吸引して大気
   圧以下とする真空ポンプが接続された密閉式減圧タンク
   と、前記ジェットポンプに搬送水を送水する送水ポンプ
   と、前記密閉式減圧タンクに設けられた水位計と、前記
   密閉式減圧タンク内の掘削物及び搬送水を搬出する搬出
   ポンプと、該搬出ポンプによって搬出された掘削物及び
   搬送水を分離する分離設備と、該分離設備によって分離
   された搬送水あるいは新たに補給された搬送水を前記密
   閉式減圧タンク及び前記送水ポンプに給水すると共に前
   記水位計が測定した水位及び前記真空ポンプの負圧信号
   に基づいてその給水吐出量が調整する給水ポンプとを具
   えたことを特徴とするトンネル掘削機。
5. 【請求項５】 前部に装着されたカッタヘッドを駆動回
   転させながら筒状の本体を前進させることで前方の岩盤
   を掘削し、この岩盤を掘削して生じた掘削物をホッパに
   取込む一方、送水ポンプからジェットポンプに高圧水を
   送水して該ジェットポンプによって前記ホッパ内の掘削
   物を搬送し、この掘削物及び搬送水を密閉式減圧タンク
   に一時的に貯留して内部の余剰空気を吸引して大気圧以
   下とし、この密閉式減圧タンク内の掘削物及び搬送水を
   搬出ポンプによって搬出して分離設備に搬送し、ここで
   分離された掘削物は搬出処理される一方、搬送水及び新
   たに補給された搬送水は給水ポンプによって前記密閉式
   減圧タンク及び前記送水ポンプに給水されると共に、該
   密閉式減圧タンク内の水位及び圧力に基づいてこの水位
   及び圧力が一定となるように給水吐出量が調整されるよ
   うにしたことを特徴とするトンネル掘削方法。