JP3439005B2 - トンネル掘削機 - 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
て生じた掘削物をトンネル外部に排出する掘削物の排出
装置及びこの掘削物の排出装置が適用されたトンネル掘
削機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】地山に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ジャッキが架設されている。

【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ジャッキを伸長さ
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、スラストジャッキが所定
ストロークだけ伸長すると、このスラストジャッキの駆
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ジャッキを縮小させる
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
ストジャッキ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、土砂などの
掘削物、一般的にずりと称するが、このずりはホッパに
取り込まれ、搬送管内に沿って設置されたベルトコンベ
ヤによって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ヤによ
るずりの搬出方法では、岩盤を掘削して生じた岩塊や岩
片などのずりはこのベルトコンベヤによって搬送するこ
とができるが、泥土や泥水などのずりは搬送することが
できず、途中で落下してベルトコンベヤの駆動部分等に
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、ＴＢＭ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ヤが設けられており、この
ベルトコンベヤ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
トコンベヤ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部で負圧
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】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、この
実公平４−４９２７４号公報に開示された従来のトンネ
ル掘削機は、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、泥土や泥水などのずりも落下
せずに確実に搬送することができ、また、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
置が小型となり、内部でディスクカッタの交換作業など
を容易に行うことができる。

【０００８】ところが、この従来のトンネル掘削機にあ
っては、トンネル掘削機のチャンバ室内に設けられたホ
ッパの底部にジェットポンプを装着しており、掘削作業
中にこのジェットポンプのメンテナンスを安全に、且
つ、効率的に行うことができないという問題がある。

【０００９】即ち、ジェットポンプを用いた掘削物の排
出装置は、ジェットポンプのノズルから増速された水流
がずり取込口の近傍のスロートを流動することで負圧が
生じ、その負圧の水流によってホッパ内のずりや水と共
に吸引して水流に乗せて外部に排出している。そのた
め、ずり取込口の近傍で十分な負圧が発生しない場合に
は、ホッパ内のずりなどが吸引されずにずり取込口が閉
塞してしまう虞がある。このような場合、掘削機内の作
業者はジェットポンプを定期的に点検する必要がある。

【００１０】ところが、前述したように、ジェットポン
プは掘削物が散乱するチャンバ室内にあるため、安全性
ほ考慮して掘削機の駆動を停止してからメンテナンス作
業を行わなければならず、掘削作業効率を低下させる要
因となっている。また、掘削作業中にはこのメンテナン
ス作業の他に、ジェットポンプから噴射される水量の調
整なども行う必要があり、この場合でも掘削機を停止す
ることから、更に、掘削作業が遅れてしまうという問題
がある。

【００１１】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
削物を確実に排出して掘削作業の作業効率の向上を図と
共に、安全且つ効率的にメンテナンスを行うことができ
る掘削物の排出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。

【００１２】

【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排出機置は、カッタヘッドの回転
によって掘削された掘削物をチャンバ室内のホッパにて
集積して該ホッパに装着されたジェットポンプによって
外部に排出する掘削物の排出装置において、上部に掘削
物集積開口部が形成されたホッパの下部に掘削物吸引管
の一端部が連結され、該掘削物吸引管の他端部がチャン
バ室を区画する隔壁を貫通して機内に延設されて掘削物
排出管の中途部に連結され、該掘削物排出管の前部に前
記ジェットポンプのノズルが設けられると共に空気吸入
口が設けられたことを特徴とするものである。

【００１３】従って、本発明の掘削物の排出機置にあっ
ては、カッタヘッドの回転によって掘削された掘削物は
掘削物集積開口部からホッパ内に取込まれて集積され、
一方、ジェットポンプのノズルから掘削物排出管に水流
が噴射されることで、空気吸入口から空気が吸入されて
混気ジェット水流となり、掘削物吸引管を介してホッパ
内の掘削物が吸引され、掘削物は混気ジェット水流と共
にこの掘削物排出管を通って外部に排出される。そし
て、このジェットポンプはチャンバ室と隔壁によって区
画された機内に設けられており、このジェットポンプの
メンテナンスは環境の良い機内で行うことができる。

【００１４】また、本発明の掘削物の排出装置は、前記
ホッパ内に給水する送水管が設けられたことを特徴とす
るものである。

【００１５】従って、ホッパ内は掘削物と共に送水管か
ら給水される水によって水位が上 昇し、ジェットポン
プによる掘削物の吸引効率が良くなる。

【００１６】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、一端部が該ホッパの下部に連結
されて他端部がチャンバ室を区画する隔壁を貫通して機
内に延設された掘削物吸引管と、基端部が送水管に連結
されて中途部に該掘削物吸引管の他端部が連結された掘
削物排出管と、該掘削物排出管の前部に設けられたノズ
ル及び空気吸入口とからなる混気ジェットポンプとを具
えたことを特徴とするものである。

【００１７】従って、本発明のトンネル掘削機にて岩盤
等を掘削するには、掘削機本体の前部のカッタヘッドを
駆動回転すると共に推進機構によってこの掘削機本体を
前進させると、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、送水管に
よって供給された水がジェットポンプのノズルから掘削
物排出管に水流が噴射されることで、空気吸入口から空
気が吸入されて混気ジェット水流が発生し、この混気ジ
ェット水流によって掘削物吸引管を介してホッパ内の掘
削物が吸引され、掘削物は混気ジェット水流と共にこの
掘削物排出管を通って外部に排出される。そして、この
ジェットポンプはチャンバ室と隔壁によって区画された
機内に設けられており、このジェットポンプのメンテナ
ンスは環境の良い機内で行うことができる。

【００１８】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てトンネ
ルを形成するトンネル掘削方法において、岩盤を掘削し
て生じた掘削物をホッパに取込み、ジェットポンプのノ
ズルから水を噴射することで空気を吸入した混気ジェッ
ト水流とし、この混気ジェット水流を掘削物排出管内に
噴射することで、この混気ジェット水流によって発生し
た負圧により前記ホッパに連結された掘削物吸引管を介
して該ホッパ内の掘削物を吸引し、この吸引した掘削物
を前記混気ジェット水流に乗せて前記掘削物排出管内か
ら外部に排出するようにしたことを特徴とするものであ
る。

【００１９】従って、本発明のトンネル掘削方法にあっ
ては、前部に装着されたカッタヘッドを駆動回転させな
がら筒状の胴体を前進させることで前方の岩盤を掘削
し、このとき、岩盤を掘削して生じた掘削物はホッパに
取込まれ、ジェットポンプのノズルから噴射された水流
に吸入された空気が混入して混気ジェット水流となり、
この混気ジェット水流によってホッパ内の掘削物が吸引
され、掘削物排出管を通って外部に排出される。そし
て、このジェットポンプのメンテナンスは掘削作業中に
環境の良い機内で行うことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて詳細に説明する。

【００２１】以下の説明では、本発明の掘削物の排出装
置を岩盤掘削によって生じた岩塊や岩片などのずりを排
出する排出装置とし、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）として説
明する。

【００２２】図１に本発明の第１の実施の形態に係る掘
削物の排出装置の概略、図２にこの掘削物の排出装置が
搭載された本発明の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Ａ−Ａ断面、図５に図２
のＢ−Ｂ断面、図６に図２のＣ−Ｃ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、図８にこのトン
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にリンク式セグメントエレ
クタ装置の正面視を示す。

【００２３】＜トンネルボーリングマシンの全体構成＞
まず、ＴＢＭ１０の全体構成について説明する。図２及
び図３に示すように、ＴＢＭ１０において、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
するリングギヤ１９が一体に固定される一方、前胴１１
には電動式あるいは油圧式のカッタ旋回モータ２０が固
定されており、このカッタ旋回モータ２０の駆動ギヤ２
１がリングギヤ１９に噛み合っている。

【００２４】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。

【００２５】従って、カッタ駆動モータ２０を駆動して
駆動ギヤ２１を回転駆動すると、この駆動ギヤ２１が噛
み合うリングギヤ１９が回転し、リングギヤ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。

【００２６】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の後部内周面にシ
ール部材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
と中胴１２との間には連結ジャッキ３０が仮設されてい
る。この連結ジャッキ３０は油圧の給排によって伸縮作
動するものであって、ジャッキ本体は前胴基板２９に固
定された球軸受３１によって揺動自在に支持され、ロッ
ド先端部は中胴１２の壁面に固定された球軸受３２によ
って揺動自在に支持されている。

【００２７】また、前胴１１の前胴基板２９と後胴１３
の前部に固定された後胴基板３３との間には推進機構と
しての６本のスラストジャッキ３４ａ〜３４ｆが架設さ
れている。このスラストジャッキ３４ａ〜３４ｆ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
体は前胴基板２９に固定された球軸受３５によって揺動
自在に支持され、ロッド先端部は後胴基板３３に固定さ
れた球軸受３６によって揺動自在に支持されている。そ
して、このスラストジャッキ３４ａ〜３４ｆはそれぞれ
隣合って配設された関係が、例えば、スラストジャッキ
３４ａがカッタヘッド１５の周方向一方に傾斜し、スラ
ストジャッキ３４ｂ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３７を構成している。

【００２８】従って、このパラレルリンク機構３７にお
いて、スラストジャッキ３４ａ〜３４ｆの各作動ストロ
ークを変えることで、カッタヘッド１５を有する前胴１
１を中胴１２に対して屈曲し、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３７のス
ラストジャッキ３４ａ〜３４ｆの各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。

【００２９】ここで、前述した複数のスラストジャッキ
３４ａ〜３４ｆから構成されるパラレルリンク機構３７
の制御システムの構成について説明する。

【００３０】図７に示すように、スラストジャッキ３４
ａ〜３４ｆにおいて、例えば、スラストジャッキ３４ａ
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
スラストジャッキ３４ａの各圧力室への圧油の供給及び
排出を操作するものであって、連結管４６，４７を介し
て油圧給排源４８に連結されている。

【００３１】また、スラストジャッキ３４ａ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は制御部５０を介してサーボアンプ５
１に接続されている。そして、前述したサーボ弁４５は
このサーボアンプ５１に接続されている。なお、この制
御部５０には複数のジョイスティックを有する操作部５
２と非常停止ボタン５３が接続されている。

【００３２】従って、変位センサ４９はスラストジャッ
キ３４ａの作動位置を検出しており、その検出信号を制
御部５０に出力している。制御部５０はこの検出信号に
基づいてサーボアンプ５１に指令信号を出力し、サーボ
アンプ５１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とスラストジャッキ３４ａ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
スラストジャッキ３４ａについてのみ説明したが、他の
スラストジャッキ３４ｂ〜３４ｆについても同様の構成
となっている。

【００３３】また、前胴１１には、図２及び図４に示す
ように、複数のフロントグリッパ５５が周方向にほぼ均
等間隔で装着されており、各フロントグリッパ５５は内
蔵された油圧ジャッキ５６によって径方向に駆動するこ
とができる。従って、この油圧ジャッキ５６を駆動して
各フロントグリッパ５５を径方向に張り出すことで、こ
のフロントグリッパ５５を前胴１１内に収納した位置か
ら掘削形成されたトンネル内壁面に圧接して前胴１１を
保持する位置に移動させることができる。

【００３４】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が周方向にほぼ均等間
隔で２つ装着されており、各リアグリッパ５７は内蔵さ
れた油圧ジャッキ５８によって径方向に駆動することが
できる。従って、この油圧ジャッキ５８を駆動して各リ
アグリッパ５７を径方向に張り出すことで、このリアグ
リッパ５７を後胴１３内に収納した位置から掘削形成さ
れたトンネル内壁面に圧接して後胴１３を保持する位置
に移動させることができる。

【００３５】なお、通常の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
５７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。

【００３６】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複数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が押しつけられ、
その反力により前胴１１、中胴１２及び後胴１３を前進
させることができる。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。

【００３７】＜セグメントエレクタ装置の構成＞次に、
ＴＢＭ１０に適用されたセグメントエレクタ装置につい
て説明する。図２に示すように、この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。

【００３８】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が周方向ほぼ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
るリングギヤ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の駆動ギヤ７０がリングギ
ヤ６７の内歯に噛み合っている。従って、油圧モータ６
９を駆動して駆動ギヤ７０を回転駆動すると、この駆動
ギヤ７０が噛み合うリングギヤ６７が回転し、リングギ
ヤ６７と一体の回転リング６６を旋回することができ
る。

【００３９】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。

【００４０】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ヤ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。

【００４１】＜掘削物の排出装置の構成＞次に、上述し
たＴＢＭ１０に装着された掘削物の排出装置２６につい
て詳細に説明する。図１に示すように、掘削物の排出装
置２６は、前胴１１のカッタヘッド１５とバルクヘッド
２２との間に構成されたチャンバ室２３内にずりを集積
するホッパ２４と共に設けられている。

【００４２】即ち、このホッパ２４は上部にずりの集積
開口部２４ａが形成される一方、下部は掘削物吸引管20
1の一端部に連結されており、この掘削物吸引管201の他
端部はバルクヘッド２２を貫通して掘削機本体（前胴１
１）内に延設されている。一方、この前胴１１内には掘
進方向前後に掘削物排出管202が配設されており、この
掘削物排出管202の掘進方向前部には図示しない送水ポ
ンプに連結された送水管203が連結され、掘進方向後部
は機外に延出され、図示しない排水装置に連結されてい
る。また、この掘削物排出管202は中途部が掘削物吸引
管201の他端部に連結され、この連結部分の上流側には
ジェットノズル204が形成されると共に、空気吸入管
（空気吸入口）205が接続されることで、混気ジェット
ポンプ206が構成されている。なお、送水管203及び空気
吸入管205にはそれぞれ流量調整弁207，208が装着され
ている。また、ホッパ２４の集積開口部２４ａの上方に
は高圧水噴射ノズル209が設けられており、この高圧水
噴射ノズル209には高圧水送水管210が接続されている。

【００４３】＜トンネルボーリングマシンの作用＞ここ
で、上述したように構成されたＴＢＭ１０によって岩盤
を掘削してトンネルを構築する場合について説明する。

【００４４】図２に示すように、油圧ジャッキ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、油圧ジャッキ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３７の各スラストジャッキ３４ａ〜３４ｆ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
各スラストジャッキ３４ａ〜３４ｆ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５０には
変位センサ４９が検出したスラストジャッキ３４ａ〜３
４ｆの作動位置の検出信号が入力されており、制御部５
０は予め設定された掘削条件（掘削するトンネルの計画
線形や掘削速度等）及び変位センサ４９の検出信号に基
づいてサーボアンプ５１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とスラストジャッキ３４
ａ〜３４ｆとの間で油圧の給排を行う。従って、スラス
トジャッキ３４ａ〜３４ｆは油圧の給排によって所定量
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をこの
Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びψ方向、θ方向、φ方向の
６自由度運動させる。

【００４６】そして、各スラストジャッキ３４ａ〜３４
ｆを所定ストローク伸長すると、このスラストジャッキ
３４ａ〜３４ｆの駆動を停止し、油圧ジャッキ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、油圧ジャッキ
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３７の各スラス
トジャッキ３４ａ〜３４ｆ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
３７の各スラストジャッキ３４ａ〜３４ｆ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】即ち、排出装置２６において、高圧水送水
管210を通って供給された高圧水が高圧水噴射ノズル209
によってホッパ２４の上方から散水され、ホッパ２４内
には集積されたずりは水が充満する。一方、流量調整弁
207が開放されて送水管203から混気ジェットポンプ206
に供給された高圧水は、ジェットノズル204によって加
速されて掘削物排出管202内に噴射され、同時に空気吸
入管（空気吸入口）205から空気が吸入される。する
と、掘削物排出管202内には混気ジェット水流が流動し
て負圧が発生する。この負圧が掘削物吸引管201を介し
てホッパ２４に作用し、このホッパ２４内のずりが水と
共に吸引され、吸引されたずり等は混気ジェット水流に
乗り、この掘削物排出管202を通って排出される。

【００４９】このように掘削物の排出装置２６にあって
は、ホッパ２４の下部に掘削物吸引管201を接続し、こ
の掘削物吸引管201の後部を機内に延設して掘削物排出
管202に接続し、この掘削物排出管202の上流側に混気ジ
ェットポンプ206を装着したことで、ホッパ２４内に集
積したずりは水と共に混気ジェットポンプ206にて発生
した負圧によって掘削物吸引管202を介して掘削物排出
管202に吸引されて外部に排出されることとなり、ずり
を確実に排出することができる。また、混気ジェットポ
ンプ206を掘削物や粉塵の散乱するチャンバ室２３では
なく、作業環境の良い機内に配設することで、掘削作業
中に混気ジェットポンプ206のメンテナンスなどを行う
ことができ、この混気ジェットポンプ206のメンテナン
ス作業を安全に効率良く行うことができる。

【００５０】このように岩盤を掘削してトンネルを掘削
形成していく過程で、この掘削形成されたトンネルの壁
面が安定している場合は支保は不要であるが、若干不安
定であり、壁面から岩片が剥がれ落ちないようにリング
状の形成したＨ形綱や木製の板等を支保として用い、ト
ンネルを保護する。

【００５１】そして、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３７の各スラストジャッキ３４
ａ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。

【００５２】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、中胴１２及び後胴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、中胴
１２及び後胴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。

【００５３】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。

【００５４】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３７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。

【００５５】なお、上述したＴＢＭ１０において、パラ
レルリンク機構３７を６本のスラストジャッキ３４ａ〜
３４ｆによって構成したが、スラストジャッキの数は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。

【００５６】また、上述した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３７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。

【００５７】図１０に本発明の第２の実施の形態に係る
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１１に図１０のＤ−Ｄ断面、図１２にこのトンネ
ルボーリングマシンに適用される門型セグメントエレク
タ装置の側面視、図１３にこの門型セグメントエレクタ
装置の正面視を示す。

【００５８】＜トンネルボーリングマシンの全体構成＞
まず、ＴＢＭ110の全体構成について説明する。このＴ
ＢＭ110において、図１０及び図１１に示すように、掘
削機本体は円筒形状をなす前胴111と中胴112と後胴113
とから構成されている。この前胴111の前部には軸受114
によってカッタヘッド115が回転自在に装着されてお
り、このカッタヘッド115は前面にスポーク116によって
ディスクカッタ117及びスクレーパ118が装着されてい
る。そして、このカッタヘッド115の後部にはリングギ
ヤ119が一体に固定される一方、前胴111には６つのカッ
タ旋回モータ120が固定されており、このカッタ旋回モ
ータ120の駆動ギヤ121がリングギヤ119に噛み合ってい
る。また、前胴111にはバルクヘッド122が固定されるこ
とで、チャンバ室123が形成されている。そして、この
チャンバ室123にはずりを集積するホッパ124が配設さ
れ、カッタヘッド115の内側にはチャンバ室123に落下し
たずりを掻き上げてホッパ124に取り込む掻き上げ板125
が固定されている。更に、このホッパ124の下部にはこ
のホッパ124にて集積したずりを外部に排出する排出装
置126が取付けられている。

【００５９】従って、カッタ駆動モータ120を駆動して
駆動ギヤ121を回転駆動すると、この駆動ギヤ121が噛み
合うリングギヤ119が回転してカッタヘッド115を旋回
し、ディスクカッタ117が岩盤をせん断破壊する一方、
スクレーパ118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123内に落下し、掻き上げ板125によってチャンバ
室123内に取り込まれ、このホッパ124内に集積したずり
は排出装置126によって外部に排出される。

【００６０】また、中胴112は前胴111の後部に掘進方向
移動自在に連結され、後胴113は中胴112の後部に揺動自
在に連結されている。そして、前胴111の後部に固定さ
れた前胴基板127と後胴113の前部に固定された後胴基板
128との間には推進機構としての８本のスラストジャッ
キ129が架設され、それぞれ球軸受130，131によって揺
動自在に連結されている。また、前胴111と中胴112との
間には２本の中折ジャッキ132が架設され、更に、前胴1
11と後胴113との間にはカッタトルクを受ける反力ジャ
ッキ133が架設されている。

【００６１】従って、スラストジャッキ129を駆動して
駆動ロッドを伸長させることで、カッタヘッド115を有
する前胴111を中胴112及び後胴113に対して前進するこ
とができる。また、中折ジャッキ132を駆動して駆動ロ
ッドを伸縮させることで、カッタヘッド115を有する前
胴111及び中胴112を後胴113に対して屈曲し、その掘進
方向を変更することができる。

【００６２】また、前胴111にはフロントグリッパ134及
び補助グリッパ135が径方向移動自在に設けられてお
り、各グリッパ134，135は内蔵された油圧ジャッキ13
6，137によって駆動することができる。一方、後胴113
にはリアグリッパ138が径方向移動自在に設けられてお
り、リアグリッパ138は内蔵された油圧ジャッキ139によ
って駆動することができる。

【００６３】更に、後胴113の後部には円周方向に複数
のシールドジャッキ140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141が取付けられ
ている。従って、このシールドジャッキ140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141を押し付けることで、その反力により前胴111及
び中胴112、後胴113を前進することができる。

【００６４】＜セグメントエレクタ装置の構成＞次に、
ＴＢＭ１０に適用されたセグメントエレクタ装置につい
て説明する。図１２及び図１３に示すように、このＴＢ
Ｍ110に装着されたセグメントエレクタ装置142は門型を
なし、後胴113の後部に固定された固定板143に設けられ
ており、このエレクタ装置142はシールドジャッキ140に
よって前進した後胴113（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。

【００６５】即ち、固定板143にはブラケット144によっ
て回転自在な８つの支持ローラ145が周方向均等間隔で
取付けられており、この８つの支持ローラ145によって
回転リング146が回転自在に支持され、この回転リング1
46には内歯を有するリングギヤ147が固定されている。
また、固定板143にはブラケット148によって油圧モータ
149が固定されており、この油圧モータ149の駆動ギヤ15
0がリングギヤ147の内歯に噛み合っている。従って、油
圧モータ149を駆動して駆動ギヤ150を回転駆動すると、
この駆動ギヤ150が噛み合うリングギヤ147が回転し、リ
ングギヤ147と一体の回転リング146を旋回することがで
きる。

【００６６】また、回転リング146には左右一対の固定
台151が固定されており、Ｕ字形状をなす移動枠体152の
左右端部がこの各固定台151にそれぞれガイドロッド153
によって移動自在に支持されており、それぞれ昇降ジャ
ッキ154によって昇降自在となっている。そして、この
移動枠体152の中央部には昇降台155が固定されており、
この昇降台155のスライドロッド156にはスライド体157
が移動自在に嵌合しており、このスライド体157に固定
された取付ブラケット158には連結ピン159によって吊り
金具160が着脱自在となっている。なお、この吊り金具1
60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。また、取付ブラケット158には取付ブラケット1
58の両側に位置してセグメントＳの内面を押える押え部
材161が取付けられている。

【００６７】従って、セグメントＳに螺合された吊り金
具160に対して、スライド体157を移動して取付ブラケッ
ト158と位置合せを行い、この吊り金具160を連結ピン15
9によって取付ブラケット158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、昇降ジャッキ
154を駆動して駆動ロッドを伸縮すると、移動枠体152を
介して昇降台155が上下に移動し、この昇降台155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149を駆動してリングギヤ147と
共に回転リング146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。

【００６８】＜トンネルボーリングマシンの作用＞ここ
で、上述したように構成されたＴＢＭ110によって岩盤
を掘削してトンネルを構築する場合について説明する。

【００６９】このように構成されたＴＢＭ110によって
岩盤を掘削してトンネルを構築するには、図１０に示す
ように、油圧ジャッキ136，137を駆動（縮小）し、フロ
ントグリッパ134及び補助グリッパ135を引き込んで前胴
111を移動自在とする一方、油圧ジャッキ139を駆動（伸
長）し、各リアグリッパ138を掘削形成されたトンネル
内壁面に圧接して後胴113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120を駆動してカッタヘ
ッド115を回転駆動させながら、各スラストジャッキ129
を伸長して前胴111と共にカッタヘッド115を前方へ移動
させる。すると、旋回するカッタヘッド115のディスク
カッタ117が岩盤をせん断破壊し、スクレーパ118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
に各中折ジャッキ132を伸縮することで、前胴111及び中
胴112は後胴113に対して折れ曲がり、カッタヘッド115
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。

【００７０】そして、各スラストジャッキ129を所定ス
トローク伸長すると、このスラストジャッキ129の駆動
を停止し、フロントグリッパ134及び補助グリッパ135を
押し出してトンネル内壁面に圧接し、前胴１１を移動不
能に保持する一方、リアグリッパ138を引き込んで後胴1
13を移動自在とする。この状態で、各スラストジャッキ
129を縮少して前胴111に対して中胴112及び後胴113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134及び補助グリッパ135によって前胴
１１を移動自在とする一方、各リアグリッパ138によっ
て後胴１３を移動不能に保持し、カッタヘッド１５を回
転駆動させながら各スラストジャッキ129を伸長して前
胴111と共にカッタヘッド115を前方へ移動させること
で、ディスクカッタ117及びスクレーパ118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。

【００７１】このディスクカッタ117及びスクレーパ118
の岩盤掘削によって生じたずりはカッタヘッド115の隙
間からチャンバ室123内に落下し、カッタヘッド115 と
共に回転する掻き上げ板125がこのチャンバ室123内のず
りを掻き上げてホッパ124内に落とす。そして、このホ
ッパ124内に落下して集積されたずりは排出装置126によ
って外部に排出される。

【００７２】即ち、この排出装置126は前述したＴＢＭ
１０に装着された排出装置２６とほぼ同様の構成となっ
ており、図１に示すように、高圧水送水管210を通って
供給された高圧水が高圧水噴射ノズル209によってホッ
パ２４の上方から散水され、ホッパ２４内には集積され
たずりは水が充満する。一方、流量調整弁207が開放さ
れて送水管203から混気ジェットポンプ206に供給された
高圧水は、ジェットノズル204によって加速されて掘削
物排出管202内に噴射され、同時に空気吸入管（空気吸
入口）205から空気が吸入される。すると、掘削物排出
管202内には混気ジェット水流が流動して負圧が発生す
る。この負圧が掘削物吸引管201を介してホッパ２４に
作用し、このホッパ２４内のずりが水と共に吸引され、
吸引されたずり等は混気ジェット水流に乗り、この掘削
物排出管202を通って排出される。

【００７３】ところで、このように岩盤を掘削してトン
ネルを掘削形成していく過程で、この掘削形成されたト
ンネルの壁面が安定している場合は支保は不要である
が、若干不安定であり、壁面から岩片が剥がれ落ちない
ようにリング状の形成したＨ形綱や木製の板等を支保と
して用い、トンネルを保護する。また、岩盤を掘削して
トンネルを形成する場合に、掘削地盤が岩盤層から一般
土砂層に変化した場合には、シールドジャッキ140がセ
グメントＳにて掘進反力を得て前胴111及び中胴112、後
胴113を推進させる。

【００７４】即ち、複数のシールドジャッキ140のスプ
レッダ141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140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
111及び中胴112、後胴113を前進させ、これと同時にカ
ッタ駆動モータ120を駆動してカッタヘッド115を旋回さ
せ、ディスクカッタ117及びスクレーパ118によって一般
土砂層を掘削していく。そして、前胴111及び中胴112、
後胴113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140の何れか一つを縮み方向に作動し、ス
プレッダ141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142によって新
しいセグメントＳを装着する。

【００７５】図１２及び図１３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160を固
定する。そして、エレクタ装置142のスライド体157を移
動し、取付ブラケット158をセグメントＳに固定された
吊り金具160の上方に位置させ、この吊り金具160を連結
ピン159によって取付ブラケット158に連結する。このよ
うにセグメントＳを取付ブラケット158が保持した状態
で、昇降ジャッキ154を駆動して移動枠体152を介してし
昇降台155を昇降すると共に、油圧モータ149を駆動して
回転リング146を旋回することで昇降台155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。

【００７６】このように上述したＴＢＭ110では、トン
ネル掘削機本体（前胴111、中胴112、後胴113）をスラ
ストジャッキ129あるいはシールドジャッキ140によって
前進させながらカッタヘッド115を旋回させ、ディスク
カッタ117及びスクレーパ118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124に集積してから
排出装置126によって外部に排出する一方、セグメント
エレクタ装置142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。

【００７７】なお、上述した各実施の形態にあっては、
推進手段としてパラレルリンク機構３７を用いたＴＢＭ
１０ではリンク式セグメントエレクタ装置６２を適用
し、推進手段としてシールドジャッキ129を用いたＴＢ
Ｍ110では門型セグメントエレクタ装置142を適用した
が、ＴＢＭ１０とセグメントエレクタ装置との関係はこ
れらに限定されるものではなく、パラレルリンク機構３
７を用いたＴＢＭ１０に門型セグメントエレクタ装置14
2を適用してもよいものである。

【００７８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の掘
削物の排出装置によれば、上部に掘削物集積開口部が形
成されたホッパの下部に掘削物吸引管の一端部が連結し
てこの掘削物吸引管の他端部をチャンバ室を区画する隔
壁を貫通して機内に延設して掘削物排出管の中途部に連
結し、掘削物排出管の前部にジェットポンプのノズルを
設けると共に空気吸入口を設けたので、掘削物を確実に
外部に排出することができると共に、ジェットポンプを
掘削物や粉塵の散乱するチャンバ室ではなく、作業環境
の良い機内に配設することで、掘削作業中にこのジェッ
トポンプ等のメンテナンスを安全、且つ、効率良く行う
ことができる。

【００７９】また、本発明の掘削物の排出装置によれ
ば、ホッパ内に給水する送水管を設けたので、ホッパ内
は掘削物と共に送水管から給水される水によって水位が
上昇し、ジェットポンプによる掘削物の吸引効率を向上
することができる。

【００８０】また、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して推進機構によっ
て前進可能とする一方、掘削された掘削物を集積するホ
ッパの下部に掘削物吸引管を連結してその端部をチャン
バ室を区画する隔壁を貫通して機内に延設し、基端部が
送水管に連結された掘削物排出管の中途部にこの掘削物
吸引管の端部を連結さし、この掘削物排出管の前部にノ
ズル及び空気吸入口とからなる混気ジェットポンプを設
けたので、掘削物を確実に外部に排出することができる
と共に、ジェットポンプのメンテナンスを環境の良い機
内で行うことができ、掘削作業効率の向上を図ることが
できる。

【００８１】また、本発明のトンネル掘削方法によれ
ば、岩盤を掘削して生じた掘削物をホッパに取込み、ジ
ェットポンプのノズルから水を噴射することで空気を吸
入した混気ジェット水流とし、この混気ジェット水流を
掘削物排出管内に噴射することで発生した負圧により掘
削物吸引管を介して掘削物を吸引し、この吸引した掘削
物を混気ジェット水流に乗せて掘削物排出管内から外部
に排出するようにしたので、掘削物を混気ジェット水流
によって外部に確実に排出することができると共に、こ
のジェットポンプのメンテナンスを掘削作業中に環境の
良い機内で行うことができ、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の実施の形態に係る掘削物の排出
装置の概略図である。

【図２】本発明の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Ａ−Ａ断面図である。

【図５】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図６】図２のＣ−Ｃ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】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。

【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るトンネル掘
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１１】図１０のＤ−Ｄ断面図である。

【図１２】門型セグメントエレクタ装置の側面図であ
る。

【図１３】門型セグメントエレクタ装置の正面図であ
る。

【符号の説明】

１０，１１０ トンネルボーリングマシン １１，１１１ 前胴（トンネル掘削機本体） １２，１１２ 中胴（トンネル掘削機本体） １３，１１３ 後胴（トンネル掘削機本体） １５，１１５ カッタヘッド ２０，１２０ カッタ旋回油圧モータ ２３，１２３ チャンバ室 ２４，１２４ ホッパ ２６，１２６ 排出装置 ３０ 連結ジャッキ ３４ａ〜３４ｆ スラストジャッキ ３７ パラレルリンク機構 ５９，１４０ シールドジャッキ ６２ リンク式セグメントエレクタ装置 １２９ スラストジャッキ １３２ 中折ジャッキ １３３ 反力ジャッキ １４２ 門型セグメントエレクタ装置 ２４ａ 集積開口部 ２０１ 掘削物吸引管 ２０２ 掘削物排出管 ２０３ 送水管 ２０４ ジェットノズル ２０５ 空気吸入管 ２０６ 混気ジェットポンプ ２０９ 高圧水噴射ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−31400（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−310495（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−62000（ＪＰ，Ｕ) 実公 平４−49274（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/12

Claims (4)

(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された
   掘削物をチャンバ室内のホッパにて集積して該ホッパに
   装着されたジェットポンプによって外部に排出する掘削
   物の排出装置において、上部に掘削物集積開口部が形成
   されたホッパの下部に掘削物吸引管の一端部が連結さ
   れ、該掘削物吸引管の他端部がチャンバ室を区画する隔
   壁を貫通して機内に延設されて掘削物排出管の中途部に
   連結され、該掘削物排出管の前部に前記ジェットポンプ
   のノズルが設けられると共に空気吸入口が設けられたこ
   とを特徴とする掘削物の排出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の掘削物の排出装置におい
   て、前記ホッパ内に給水する送水管が設けられたことを
   特徴とする掘削物の排出装置。
3. 【請求項３】 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、一端部が
   該ホッパの下部に連結されて他端部がチャンバ室を区画
   する隔壁を貫通して機内に延設された掘削物吸引管と、
   基端部が送水管に連結されて中途部に該掘削物吸引管の
   他端部が連結された掘削物排出管と、該掘削物排出管の
   前部に設けられたノズル及び空気吸入口とからなる混気
   ジェットポンプとを具えたことを特徴とするトンネル掘
   削機。
4. 【請求項４】 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
   盤を掘削してトンネルを形成するトンネル掘削方法にお
   いて、岩盤を掘削して生じた掘削物をホッパに取込み、
   ジェットポンプのノズルから水を噴射することで空気を
   吸入した混気ジェット水流とし、この混気ジェット水流
   を掘削物排出管内に噴射することで、この混気ジェット
   水流によって発生した負圧により前記ホッパに連結され
   た掘削物吸引管を介して該ホッパ内の掘削物を吸引し、
   この吸引した掘削物を前記混気ジェット水流に乗せて前
   記掘削物排出管内から外部に排出するようにしたことを
   特徴とするトンネル掘削方法。