JP5138821B2 - トンネル掘削装置、及びトンネル掘削方法 - Google Patents
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Description
これにより、カッタ部により掘削された土砂は、空隙を通じて掘削機構の内側へ送られる。
このように構成された掘削装置によれば、カッタ部を推進させる際には、前方及び後方の周方向ジャッキにより地盤からより大きな反力を受けることができる。
このように構成された掘削装置によれば、掘削装置の全長を短くできる。
以下、本発明の第1実施形態である掘削装置及び掘削方法を図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施形態による掘削装置1を示す斜視図、図2は、本実施形態による掘削装置1の掘削進行方向の鉛直断面図、図3は図2におけるA−A視側面図、図4は、図2におけるB−B視断面図である。また、図5は、図2におけるC部の拡大図である。
また、掘削ビット38は、先端が鋭利なビットからなり、カッタ部26が回転することにより、ローラービット36により切削された切削面を平坦に整えるように掘削する。
なお、これら軸方向油圧ジャッキ48、50及び径方向油圧ジャッキ52、54は、制御装置(図示せず)に接続されており、制御装置により油圧が供給される。
図7は、本実施形態による掘削装置1を用いたトンネルの掘削を示す鉛直断面図である。同図に示すように、本実施形態では、先行して、掘削装置1により円筒状に地盤62を掘削し、後行して、残された中心部の地盤64を重機によって掘削することにより円形断面のトンネルを構築する。
以上の工程を繰り返すことで、掘削機構4を前方へ進出させるとともに掘削装置1を推進させることができる。
すなわち、推進機構8によりカッタ部26を地盤に押し付けた状態で、掘削機構4のモータ30を回転させる。モータ30の回転力は減速機28に伝達されてトルクが増幅され、ピニオン60及びピンラック34を介してカッタ部26を回転させる。カッタ部26が回転すると、まず、地盤がローラービット36により断面鋸形状に掘削され、さらに、削孔ビット38により表面の凹凸が削りとられる。これにより円環状に地盤を掘削することができる。
そして、掘削装置1の後方において、円筒状に掘削されたトンネル内周面に仮保護プレート72を取り付ける。
そして、ブレードにより運ばれた掘削土及び地盤を掘削して発生した掘削土を、シャフローダ68によりダンプトラック70に積載し、トンネル外部に搬出する。
以上の工程により、円形断面のトンネルを構築することができる。
以下、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態では、主に、推進機構の構成が第1実施形態のものと異なっている。なお、本実施形態の説明において、図中、第1実施形態と共通する要素については同じ符号を付して説明を省略する。
図11は、第1実施形態とは異なる推進機構を有する掘削装置の構成を示す鉛直断面図である。同図に示すように、掘削装置101は、円筒状の殻体102と、殻体102の前方先端に設けられた掘削機構4と、掘削土排出機構6と、掘削機構4の後方に接続された推進機構108とを備える。
さらに、本実施形態によれば、掘削装置の全長を短くすることが可能となる。
以下、本発明の第3実施形態である掘削装置及び掘削方法を図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、主に、掘削土排出機構の構成が第1及び第2実施形態と異なっている。
図12及び図15に示すように、掘削装置201は、円筒状の殻体202と、殻体202の掘削進行方向(以下、前方という)の先端に設けられた掘削機構204と、掘削土排出機構206と、掘削機構204を推進させるための推進機構8とを備える。
なお、これら軸方向油圧ジャッキ248、250及び径方向油圧ジャッキ252、254は、制御装置(図示せず)に接続されており、制御装置により油圧が供給される。
図17は、本実施形態による掘削装置201を用いたトンネルの掘削を示す鉛直断面図である。同図に示すように、本実施形態では、先行して、掘削装置201により円筒状に地盤262を掘削し、後行して、残された中心部の地盤264を掘削することにより円形断面のトンネルを構築する。
以上の工程を繰り返すことで、掘削機構204を前方へ進出させるとともに掘削装置201を推進させることができる。
以上の工程により、円形断面のトンネルを構築することができる。
さらに、本実施形態における推進機構208に代えて、第2実施形態において説明した推進機構108を用いることも可能である。
2、102、202 殻体
4、202 掘削機構
6,206 掘削土排出機構
8,108、208、 推進機構
26,226 カッタ部
28、228 減速機
30,230 モータ
32 カッタ部本体
32A 開口
36 ローラービット
38 掘削ビット
42 ブレード
148 軸方向油圧ジャッキ
210 掘削部殻体
212 前方の殻体
214 後方の殻体
248 前方の軸方向油圧ジャッキ
250 後方の軸方向油圧ジャッキ
252 前方の径方向油圧ジャッキ
254 後方の径方向油圧ジャッキ
256 前方の支持板
258 後方の支持板
262 地盤
266 ブレーカー
Claims (3)
- 地盤にトンネルを掘削するためのトンネル掘削装置であって、
それぞれ、同心同軸に配置された円筒状の内筒及び外筒を備え、前記掘削進行方向先端側から順に設けられた掘削部殻体と、前方の殻体と、後方の殻体とを含む殻体と、
前記掘削部殻体の掘削進行方向先端に設けられ、回転駆動する円環状のカッタ部を有する掘削機構と、
前記殻体内に設けられ、前記掘削機構を掘削進行方向に推進させる推進機構と、を備え、
前記推進機構は、
前記前方の殻体内に周方向に間隔をあけて全周に亘って配置され、外周側先端に前方の支持板が取り付けられた、外周方向に伸縮可能な前方の周方向ジャッキ、及び、前記後方の殻体内に周方向に間隔をあけて全周に亘って配置され、外周側先端に後方の支持板が取り付けられた、外周方向に伸縮可能な後方の周方向ジャッキを含む突出機構と、
前記掘削部殻体と前記前方の殻体との間に介装され、掘削進行方向に伸縮可能な前方の軸方向ジャッキ、及び、前記前方の殻体と前記後方の殻体との間に介装され、掘削進行方向に伸縮可能な後方の軸方向ジャッキを含む伸長機構と、を備えることを特徴とするトンネル掘削装置。 - 前記カッタ部は、掘削進行方向先端面に形成された取込孔を有し、
前記取込孔は、前記掘削部殻体の内筒及び外筒に設けられた排出口と連通している、請求項1に記載されたトンネル掘削装置。 - トンネル掘削装置を用いて地盤にトンネルを掘削する方法であって、
前記トンネル掘削装置は、
それぞれ、同心同軸に配置された円筒状の内筒及び外筒を備え、前記掘削進行方向先端側から順に設けられた掘削部殻体と、前方の殻体と、後方の殻体とを含む殻体と、
前記掘削部殻体の掘削進行方向先端に設けられ、回転駆動する円環状のカッタ部を有する掘削機構と、
前記前方の殻体内に全周に亘って間隔をあけて配置され、外周側先端に前方の支持板が取り付けられた、外周方向に伸縮可能な前方の周方向ジャッキ、及び、前記後方の殻体内に全周に亘って間隔をあけて配置され、外周側先端に後方の支持板が取り付けられた、外周方向に伸縮可能な後方の周方向ジャッキを含む突出機構、並びに、前記掘削部殻体と前記前方の殻体との間に介装され、掘削進行方向に伸縮可能な前方の軸方向ジャッキ、及び、前記前方の殻体と前記後方の殻体との間に介装され、掘削進行方向に伸縮可能な後方の軸方向ジャッキを含む伸長機構を含んでなる推進機構と、
を備え、
前記前方及び後方の周方向ジャッキを伸長させて、前記前方及び後方の支持板により地盤を押圧して地盤から反力を取った状態で、前記前方の軸方向ジャッキを伸長させて、前記掘削機構を押し出すことで地盤を円環状に掘削するステップと、
前記後方の周方向ジャッキのみを伸長させて、前記後方の支持板により地盤を押圧して地盤から反力を取った状態で、前記前方の軸方向ジャッキを収縮させるとともに、前記後方の軸方向ジャッキを伸長させるステップと、
前記前方の周方向ジャッキのみを伸長させて、前方の支持板により地盤を押圧して地盤から反力を取った状態で、前記後方の軸方向ジャッキを収縮させるステップと、を含む、地盤を円環状に掘削する先行掘削ステップと、
前記トンネル掘削装置の後方で、円環状に掘削された部分の内側の地盤を掘削する後行掘削ステップと、を含むことを特徴とするトンネル掘削方法。
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