JP5642130B2 - トンネルボーリングマシン - Google Patents
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Description
本発明は、図1と図2に示すように、回転ディスクカッタ1は、環状に掘削する内部に仕切板12を有する外周部カッタヘッド3と、外周部カッタヘッド3の内側に着脱手段40で脱着自在にした前記環状に掘削された内側を掘削する内部に仕切板13を設けた中心部カッタヘッド4とからなり、これらを回転駆動装置2で左及び右回転可能にしている。
なお、TBMの前胴7の先端に装着した外周部カッタヘッド3も取り外しすることが可能であるが、本発明の趣旨ではない。
なお、前記外周部カッタヘッド3と中心部カッタヘッド4−6とには、公知の外周ディスクカッタ18と、そろばん玉状のローラーカッタ19が中央部と外周部カッタヘッド3,4に架設した軸20に回転可能に設置され、これらの周囲に掘削ズリを取り込むズリ取込口21がある。また、これらと別に、ティースビット22を設けたズリ取込口23も外周部と中心部カッタヘッドの所定箇所に設置されている。
また、ホッパ35はモータ24で回転ディスクカッタ1を廻して切羽からのズリをズリ取込口23等から入れ、仕切板13により導かれて受け取り、ベルトコンベア36によりTBM外へ搬送するものである。なお、図8に示すズリ排出装置は、掘削ズリを外周部カッタヘッド3内のズリ排出用ホッパ41からTBM後方に至るスクリューコンベア42によりTBM外に排出することができる。
モータ24により旋回ギア26’を回転させると、常態においては図1と図2に示すように、外周部カッタヘッド3に中心部カッタヘッド4が連結した状態なので、これら2つのカッタヘッド3,4からなる回転ディスクカッタ1により切羽を掘削していく。
そこで、前記したように、切羽前方に非常に硬い地盤、浸水、又は軟弱地盤が存在すると、前記したボルト8と円環状側板9を取り除くか、或いは係合ジャッキ10のピン14を収縮して中心部カッタヘッド4から外すことで、中心部カッタヘッド4を、図3に示す、移動レール41でTBM後方に待避させる。
また、非常に硬い地質では、発破などにより、図5に示すように中央の先行穴39を掘削することにより、周囲の地山にひび割れやゆるみを発生させ、中心部カッタヘッド4を外した外周部カッタヘッド3の回転により周囲の岩盤のみを掘削することや、中心部カッタヘッドを再装着して、比較的容易に掘進することが可能になる。
上記掘進方法により、TBMで全断面が掘削できる状況に至ると、TBM後方にある中心部カッタヘッド4を、元に戻して再掘進ができる。
つぎに、本発明のトンネルボーリングマシンを用いることで、常態で掘削できる岩盤51と岩盤55の各層の間において、粘土層52−破砕帯(瓦礫)53−粘土層54が介在した場合に当該トンネルボーリングマシンでは掘進できない非常時の場合の実施例を以下に説明する。
その後、図16(a),(b)に示すように、中心部カッタヘッド4をトンネル後方から搬送して、外周部カッタヘッド3に取り付け、先行トンネルとそのトンネル下部の地山とをトンネルボーリングマシンにより掘削する。なお、地質条件によって、中心部カッタを取り付けず、外周カッタのみでトンネル下部を掘進することもある。
また、中心部カッタヘッド4を取り外して、後工程の作業性を損なわない位置に移動させ、その中心部カッタ開口部56からトンネルボーリングマシン前方の最適な位置に効率よく地質改良を施工でき、従来のように回転ディスクカッタのズリ取込口21,23のような限られた位置からの地盤改良よりも工期を短縮し、工費節減できる。
なお、前記の中心部カッタヘッドの取付け位置の中心は、必ずしも、TBMの中心ではなく、トンネル上部の地山を改良したり、掘削するためにTBMの掘進方向縦断面の中心よりやや上方に偏心した位置に取り付けるとより好適である(図17(a)(b))。
2 カッタ回転駆動装置
3 外周部カッタヘッド
4 中心部カッタヘッド
40 着脱手段
Claims (12)
- カッタ回転駆動装置により回転ディスクカッタを回転して切羽を切削あるいは破砕して掘進するトンネルボーリングマシンにおいて、
前記回転ディスクカッタが、切羽外周を環状に掘削する外周部カッタヘッドと、該外周部カッタヘッドの内側には前記環状に掘削する箇所の内側を掘削する中心部カッタヘッドとに分け、前記外周部カッタヘッドから中心部カッタヘッドへズリ通過孔を有するフランジ部と、そのフランジ部又はその近傍に設けた着脱手段により前記外周部カッタヘッドから前記中心部カッタヘッドを脱着自在に形成したものから成り、前記外周部と中心部カッタヘッドの装着により切羽全体を掘削するか、前記中心部カッタヘッドを外周部カッタヘッドから離脱して前方に開いた切羽を前記トンネルボーリングマシン内部から先行掘削を可能にし、さらに、
前記ズリ通過孔は外周部カッタヘッドのフランジ部と中心部カッタヘッドのフランジ部の全周にわたり設けられ、且つ外周部カッタヘッドのフランジ部に設けられたズリ通過孔と中心部カッタヘッドのフランジ部に設けられたズリ通過孔は常に合致されている、
ことを特徴とするトンネルボーリングマシン。 - 前記中心部カッタヘッドの中心を、トンネルボーリングマシンの掘進方向縦断面の中心より上方に偏心した位置に設けたことを特徴とした請求項1に記載のトンネルボーリングマシン。
- 前記中心部カッタヘッドの外周にあるフランジ部をトンネルボーリングマシンの坑内側に拡開し、これに合わせて外周部カッタヘッドの内周にあるフランジ部を脱着自在に合致させることにより、中心部カッタヘッドを坑内方向へ引き抜き可能にした請求項1又は2に記載のトンネルボーリングマシン。
- 前記外周部カッタヘッドから中心部カッタヘッドの着脱手段が、前記外周部と前記中心部カッタヘッドの後端にある鋼板の両側に亘って配置した円環状側板を、ボルトで取り付けと取り外し可能にするか、前記外周部カッタヘッドに取り付けた切換ジャッキの係止体を中心部カッタヘッド側に出入可能にして取り付けと取り外し可能にしたものである請求項1乃至3のいずれかに記載のトンネルボーリングマシン。
- 前記中心部カッタヘッドを2〜5分割にして、各分割部を取り外し、コンベアにより前記トンネルボーリングマシンの後方に一時搬送するようにした請求項1乃至4のいずれかに記載のトンネルボーリングマシン。
- 前記中心部カッタヘッドの分割が、該中心部カッタヘッドの中心を通る中心分割線で2分割するか、中心を通る縦横の分割線で4分割するか、これら2又は4分割する中央に丸又は角型の分割体をさらに配置して3又は5分割にした請求項5に記載のトンネルボーリングマシン。
- 前記2乃至5に分割した中心部カッタヘッドのうち、その中央に位置する分割体のカッタヘッドの外周にあるフランジ部をトンネルボーリングマシンの坑内側に開き、これに合わせて前記中央に位置する分割体の周りの周辺部の分割体の外周フランジを着脱自在に合致させることにより、前記中心に位置する分割体を坑内方向へ引き抜き可能にした請求項6に記載のトンネルボーリングマシン。
- 前記外周部カッタヘッド内のズリ排出用ホッパ下に、掘削したズリをトンネルボーリングマシン後方に排出するズリ排出装置を設けた請求項1乃至7のいずれかに記載のトンネルボーリングマシン。
- カッタ回転駆動装置により回転ディスクカッタを回転して切羽を切削あるいは破砕して掘進するトンネルボーリングマシンの掘進方法において、
該トンネルボーリングマシンが粘土層や崩壊性地山に遭遇した時、
前記回転ディスクカッタから中心部カッタヘッドを取り外し、
トンネルボーリングマシン内あるいはトンネル内に一時移動し、
前記中心部カッタヘッドを取り外した中心部カッタヘッドの開口部から前方地山に地盤改良を実施するとともに、
前記中心部カッタヘッド開口部より分割型削孔機、又はバックホウなどの重機を使用して先行トンネルを掘進し、
トンネルボーリングマシンの上部2/3程度の先行トンネルを構築し、
その後、前記先行トンネルとその下部の地山とを前記トンネルボーリングマシンで掘進する、
ことを特徴とするトンネルボーリングマシンによるトンネル掘進方法。 - 前記中心部カッタヘッドの開口部を利用して、粘性土等の崩壊性地山に長尺鏡ボルトや注入式フォアパイルもしくはロックボルトを選択して施工する請求項9に記載のトンネルボーリングマシンの掘進方法。
- 前記中心部カッタヘッドの開口部を利用して、トンネル前方の探査を実施する請求項9に記載のトンネルボーリングマシンの掘進方法。
- 前記中心部カッタヘッドの開口部を利用して、先行トンネルを掘進したのち、前期外周部カッタヘッドと中心部カッタヘッドを嵌合し、あるいは中心部カッタヘッドを取り外したトンネルボーリングマシンの回転ディスクカッタにより、切羽を切削あるいは破砕して掘進するようにした請求項9に記載のトンネルボーリングマシンの掘進方法。
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