JPH05332079A - 掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地山の凹凸やその硬度に左右されることな
く、かつオーガ架台に無理な力をかけずにオーガ架台を
確実に安定して固定できる掘削機を提供すること。 【構成】 削孔用オーガ２１を進退させる送り手段を有
するオーガ架台１８と、トンネル内を走行する走行体３
と、走行体３に支持されるとともにオーガ架台１８をト
ンネルの切羽前方に削孔できる姿勢に移動させるブーム
９，１３とを備えた掘削機において、オーガ架台１８の
前部に、押圧用平板３６ｃを回動可能に支持する支持部
材３６ｇを設け、支持部材３６ｇをトンネル切羽の地山
に対して進退させる駆動手段３６ｄをオーガ架台１８に
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は掘削機に関し、より詳細
には、土被りの浅い未固結地山にトンネルを掘削する場
合に、その切羽前方地山にアーチ状のコンクリート壁を
構成して地山を補強するプレライニング装置に好適な掘
削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】地山にトンネルを掘削する場合、地表面
の沈下を抑え、かつ切羽の安定性を図るために、トンネ
ルの切羽前方にプレライニング機によりアーチシェルを
構成して地山を補強する施工法が知られている（特開平
２−１１２５９５号公報）。

【０００３】従来、このようなプレライニング機を用い
てトンネルの切羽前方にトンネル断面に沿いアーチ状の
コンクリート壁（アーチシェル）を形成する場合は、ま
ず機械本体を施工位置まで移動させる。次に、オーガ架
台を支持するブームを運転席にいるオペレータのマニア
ル操作により屈曲動作させてオーガ架台を目標位置にセ
ットする。その後、コントロールレバーをマニアル操作
することにより、オーガの回転数およびオーガの送り込
み速度を調整しながら地山に孔をあける。そして、所定
の長さに削孔がなされた後は、オーガを一定速度で抜き
方向に後退させながら、コントロールレバーをマニアル
操作することにより、モルタルポンプからオーガの中空
部を通して孔内に注入されるモルタル注入量をオーガの
抜き速度に合わせて調節し、孔内をモルタルにより充填
することにより、地山内にプレライニングを構築する。

【０００４】このような施工において、切羽前方の地山
への削孔時、オーガの回転に伴ってブーム全体が大きく
揺れる。この揺れを抑えるため、従来、オーガ架台に突
起部材を設け、この突起部材をオーガ架台を前進させる
ことにより、トンネル切羽の地山に差し込み、オーガ架
台を固定していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の装置では、突起部材を地山に差し込むために
オーガ架台を前進させると、オーガも一緒に前進される
ため、突起部材が短いとオーガの先端が地山と干渉して
しまい、突起部材を地山に十分に差し込むことができな
くなってオーガ架台の固定を不安定にしてしまうほか、
オーガと地山との位置関係も不安定になる問題がある。
また、オーガ架台を前進させることにより突起部材を地
山に差し込むため、オーガ架台に無理な力がかかり、オ
ーガ架台の姿勢を変化させるおそれがある。

【０００６】また、突起部材が複数設けてあると、地山
の凹凸が激しい場合には、その差し込み時に偏荷重がオ
ーガ架台にかかり、オーガ架台の姿勢を変化させてしま
うという問題がある。更に、地山が硬い時には突起部材
を差し込むことができず、その場合にはオーガ架台を固
定できない他、更に、突起部材の先端が折れる等の問題
があった。本発明は、上述の事情に鑑みなされたもの
で、地山の凹凸やその硬度に左右されることなく、かつ
オーガ架台に無理な力をかけずにオーガ架台を確実に安
定して固定できる掘削機を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、駆動手段により回転される少なくとも１本
の削孔用オーガを進退可能に支持するとともに削孔用オ
ーガを進退させる送り手段を有するオーガ架台と、トン
ネル内を走行する走行体と、前記走行体に支持されると
ともに前記オーガ架台をトンネルの切羽前方に削孔でき
る姿勢に移動させるブームとを備えた掘削機において、
前記オーガ架台の前部に、押圧用平板を回動可能に支持
する支持部材を設け、前記支持部材をトンネル切羽の地
山に対して進退させる駆動手段を前記オーガ架台に設け
たことを特徴とする。また、本発明は、前記押圧用平板
が複数設けられ、各押圧用平板に対応して前記支持部材
と駆動手段が複数設けられていることを特徴とする。ま
た、本発明は、前記オーガ内を通して削孔内に地山補強
用のモルタルを注入するプレライニング装置が構成され
ていることを特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、本発明をプレライニング装置に適用し
た実施例について図１〜図５を参照して説明する。図１
はプレライニング装置の平面図、図２はその側面図、図
３は地山補強状態を示す施工状況図、図４はブームの揺
れ止め機構の側面図、図５はその平面図である。まず、
図１〜図３において、１はトンネルの切羽前方にアーチ
シェルを構築するためのプレライニング装置である。こ
のプレライニング装置１は、前後および旋回方向に走行
可能なクローラ２、およびクローラ２上に水平方向に旋
回可能に設置した車体３を備え、車体３上には、運転席
４、クローラ２および不図示の油圧ポンプ等の駆動源と
なる電動機５、および電動機その他を制御する制御盤６
等が設置されている。また、７はクローラ２のフレーム
２ａ上に設置したモルタルポンプである。

【０００９】車体３上の旋回中心には、支持部材８を介
して多関節ブームを構成する主ブーム９の一端が上下方
向に回動可能に枢着され、この主ブーム９はリフト用油
圧シリンダ１０により上下方向に回動されるようになっ
ている。

【００１０】主ブーム９の揺動端には、ブーム伸縮機構
１１が設けてある。このブーム伸縮機構１１は、後述す
るオーガで削孔するとき、オーガ架台上にその長手方向
に設置されているスライド機構により前方へスライドさ
せながら削孔するが、切羽までの距離が長くなってオー
ガ先端が所定の位置まで届かないような場合に切羽まで
の距離を調整するものである。また、ブーム伸縮機構１
１の先端には、副ブーム連結部材１２が上下方向（ピッ
チング方向）に回動可能に連結され、この連結部材１２
はチルト用油圧シリンダ１２ａによってピッチング方向
に傾き調節できるようになっている。連結部材１２に
は、副ブーム１３の一端が水平方向に揺動可能に枢着さ
れ、この副ブーム１３はスイング用油圧シリンダ１４に
よって水平方向に回動できるようになっている。副ブー
ム１３には、後述するオーガを切羽に対し左右方向（ロ
ーリング方向）に旋回させる旋回機構１５が設置され、
この旋回機構１５の回転軸１５１にはオーガ基台１６が
固定されている。

【００１１】オーガ基台１６上には、オーガ架台１８が
前後方向にスライド可能に設置され、このオーガ架台１
８は油圧シリンダ１９により前後方向に移動できるよう
になっている。オーガ架台１８上には、オーガ回転用油
圧モータ２０ａを有する掘進機構２０がオーガ架台１８
の長手方向にスライド可能に設置されており、掘進機構
２０には、オーガ架台１８の長手方向に伸びる複数の削
孔用オーガ２１の一端が連結され、それぞれは掘進機構
２０の油圧モータ２０ａにより回転されるようになって
いるとともに、他端側は、オーガ架台１８に取り付けた
振れ止め部材２２によって支持されている。

【００１２】２３はオーガ架台１８の後端に設置したオ
ーガフィード用油圧モータであり、この油圧モータ２３
の回転軸に設けたスプロケット２４と、オーガ架台１８
の先端に設けたスプロケット２５間には、エンドレスチ
ェーン２６が巻き掛けられ、このエンドレスチェーン２
６は掘進機構２０に連結されている。

【００１３】２７は車体３の旋回中心部に設置した前方
ターゲットミラー、２８はクローラ２の後部に位置する
フレーム２ａ上に設置した後方ターゲットミーラーであ
り、これらターゲットミラー２７，２８は、トンネルの
切羽に対するプレライニング装置１の移動位置を計測す
るためのものである。また、２９はオーガ架台１８の先
端側に左右に位置して設置した複数のターゲットミラ
ー、３０はオーガ架台１８の後端側に設置したターゲッ
トミラーであり、前方の左右ターゲットミラー２９はオ
ーガ架台１８の左右方向の傾き（ローリング角）を計測
するためのものであり、前方のターゲットミラー２９と
後方のターゲットミラー３０はオーガ架台１８の前後方
向の傾き（ピッチング角）を計測するためのものであ
る。

【００１４】図３において、３１は、プレライニングの
施されたトンネル３２内の基準位置に設置した自動測量
装置であり、この測量装置３１は、プレライニング装置
１のセット位置を計測するとともに、オーガ架台１８の
先端側に左右に位置して設置した複数のターゲットミラ
ー２９およびオーガ架台１８の後端側に設置したターゲ
ットミラー３０の位置を計測するものである。自動測量
装置３１は、レーザ発生源３１ａと、このレーザ発生源
３１ａから各ターゲットミラーに照射され反射してくる
レーザ光から三角測量法等によりターゲットミラーまで
の距離を計測する光波距離計３１ｂと、レーザ発生源３
１ａを水平方向に旋回して水平方向の傾き角度を計測す
るエンコーダ等からなる水平傾き角計測器３１ｃと、レ
ーザ発生源３１ａを垂直方向に旋回して垂直方向の傾き
角度を計測するエンコーダ等からなる垂直傾き角計測器
３１ｄとから構成されている。

【００１５】また、自動測量装置３１には、制御ユニッ
ト３３が接続されている。この制御ユニット３３は、光
波距離計３１ｂ、水平傾き角計測器３１ｃおよび垂直傾
き角計測器３１ｄにより計測した距離および角度を基に
ターゲットミラー２７〜３０の座標値を計算するもので
あり、この座標値データはプレライニング装置１に無線
送信され、プレライニング装置１の制御回路（不図示）
側でオーガ架台１８の絶対座標を演算するとともに、オ
ーガ架台１８の現在位置と目標位置とのずれを演算す
る。また、図３において、３４はトンネル３２の切羽、
３５はプレライニング装置１により地山に構築されたプ
レライニング用アーチシェルである。

【００１６】オーガ架台１８の先端部には、左右両側お
よび下面に位置してブーム揺れ止め機構３６，３７，３
８がそれぞれ設けられている。左右のブーム揺れ止め機
構３６，３７は、オーガ架台１８の左右両側に固定した
ホルダ３６ａ，３７ａと、この各ホルダ３６ａ，３７ａ
に、オーガ架台１８の進退方向と平行な方向にスライド
可能に嵌合した筒状のガイド部材３６ｂ，３７ｂと、ガ
イド部材３６ｂ，３７ｂの先端に配設された押圧用平板
３６ｃ，３７ｃと、ガイド部材３６ｂ，３７ｂを前進後
退させる油圧シリンダ３６ｄ，３７ｄとから構成され、
油圧シリンダ３６ｄ，３７ｄの基部はオーガ架台１８に
回動可能に連結されている。

【００１７】油圧シリンダ３６ｄ，３７ｄのピストンロ
ッド３６ｅ，３７ｅは、ガイド部材３６ｂ，３７ｂの先
端に連結部材３６ｆ，３７ｆを介して連結され、また、
ガイド部材３６ｂ，３７ｂの先端には支持部材３６ｇ，
３７ｇが連結され、この支持部材３６ｇ，３７ｇの先端
のボールジョイント３６ｈ，３７ｈを介して押圧用平板
３６ｃ，３７ｃが回動可能に配設されている。押圧用平
板３６ｃ，３７ｃは図６に示すように円形を呈し、ま
た、図７に示すように、その基部には球状の孔５１が形
成され、この孔５１にボールジョイント３６ｈ，３７ｈ
が挿入され、蓋部材５３により閉塞されている。

【００１８】また、下部のブーム揺れ止め機構３８は、
オーガ架台１８の先端下面に固定したホルダ３８ａと、
このホルダ３８ａにオーガ架台１８の進退方向と平行な
方向にスライド可能に嵌合した筒状のガイド部材３８ｂ
と、ガイド部材３８ｂの先端に配設された押圧用平板３
８ｃと、ガイド部材３８ｂを前進後退させる油圧シリン
ダ３８ｄとから構成される。ガイド部材３８ｂの先端に
は、前記ガイド部材３６ｂ，３７ｂと同様に、前記油圧
シリンダ３８ｄのピストンロッド３８ｅが連結部材３８
ｆを介して連結され、また、支持部材３８ｇの先端のボ
ールジョイント３８ｈを介して押圧用平板３８ｃが回動
可能に配設され、油圧シリンダ３８ｄの基部はオーガ架
台１８に回動可能に連結されている。

【００１９】次に、上記のように構成された本実施例の
施工動作について説明する。まず、クローラ２を起動し
てプレライニング装置１を手動運転にてトンネル切羽３
４に正対する施工位置まで移動する。その後、測量装置
３１を動作させて、プレライニング装置１のターゲット
ミラー２７，２８に向けレーザ発生源３１ａからレーザ
光を照射し、ターゲットミラー２７，２８から反射して
くるレーザ光を光波距離計３１ｂで受けてプレライニン
グ装置１までの距離を計測するとともに、このときの水
平傾き角および垂直傾き角をそれぞれの計測器３１ｃお
よび計測器３１ｄにより計測し、これら計測データを制
御ユニット３３に取り込むことにより、プレライニング
装置１の車体３に設置したターゲットミラー２７，２８
の位置座標を求める。そして、この位置データをプレラ
イニング装置１へ送信する。

【００２０】プレライニング装置１側では、送信されて
きた位置データを不図示の制御装置で処理することによ
り、プレライニング装置１の移動位置がオーガ架台１８
の削孔許容範囲にセットされているかを判定する。ここ
で、削孔許容範囲でないと判定されたときは、再びプレ
ライニング装置１を移動することにより削孔許容範囲内
にセットする。また、プレライニング装置１がオーガ架
台１８の削孔許容範囲内にセットされていると判定され
たときは、オーガ架台１８の削孔位置に対する姿勢を決
める主ブーム９、副ブーム１３およびオーガ架台１８の
上下方向、水平方向、ピッチングおよびローリング方向
の作動状況を不図示の制御装置に取り込み、この各検出
データと目標位置データとのずれ量を算出する。そし
て、算出結果に基づいて、主ブーム９、副ブーム１３お
よびオーガ架台１８などの各油圧シリンダ１０，１２
ａ，１４および旋回機構１５のアクチュエータを制御
し、ブームおよびオーガ基台１６を移動させてオーガ架
台１８の位置、方向（姿勢）を補正する。その後、自動
測量装置３１のレーザ発生源からのレーザ光をオーガ架
台１８側の各ターゲットミラー２９，３０に照射し、そ
の反射光を測量装置３１で受けることにより、基準点か
らの距離およびオーガ架台１８の各ターゲットミラー２
９，３０の位置を計測する。この計測結果の各データ
は、制御ユニット３３で処理された後、プレライニング
装置１の制御装置側へ送信される。

【００２１】プレライニング装置１側では、受信した計
測結果と現状のオーガ架台１８の方向，位置とを比較し
て両者のずれ量を算出し、そのずれ量が削孔許容範囲内
かを判定する。ここで、削孔許容範囲外であると判定さ
れたときは、ずれ量が許容範囲内になるまで計測と主ブ
ーム９、副ブーム１３および旋回機構１５の制御を繰り
返す。また、許容範囲内であると判定されたときは、不
図示の油圧源から同一油圧の作動油を各ブーム揺れ止め
機構３６〜３８の油圧シリンダ３６ｄ〜３８ｄに供給
し、各油圧シリンダ３６ｄ〜３８ｄを前進動作させるこ
とにより、ガイド部材３６ｂ〜３８ｂを含む押圧用平板
３６ｃ〜３８ｃを前進させてトンネル切羽３４の地山に
押圧し、オーガ架台１８を地山に対し固定する。その
後、オーガ回転用モータ２０ａおよびオーガフィード用
モータ２３を起動することにより、オーガ２１を回転
し、かつ推進して切羽３４の前方地山を削孔する。

【００２２】オーガ２１による削孔長が所定長さに達し
たならば、オーガの推進を停止し、モルタル注入動作に
移行する。この注入動作に際しては、オーガフィード用
油圧モータ２３を後退方向に起動するとともに、モルタ
ルポンプ７を起動する。これによりオーガ２１が一定の
速度で引き抜かれると同時に、この引き抜き速度に合わ
せて演算したモルタル注入量がモルタルポンプ７からオ
ーガ内を通して、削孔内に注入される。削孔へのモルタ
ル注入が終了したならば、オーガ架台１８を次の削孔位
置へ移動して、再び切羽３４の前方地山に削孔およびモ
ルタル注入を行う。

【００２３】以上において本実施例では、回動可能に支
持された押圧用平板３６ｃ〜３８ｃを油圧シリンダ３６
ｄ〜３８ｄにより前進させて地山に押圧させるようにし
たので、従来のオーガ架台を前進させるのに比べてオー
ガ架台１８に無理な力がかかることがなく、しかも、オ
ーガ２１に邪魔されることなく押圧用平板３６ｃ〜３８
ｃを地山に十分に押圧することができ、地山に激しい凹
凸があったり地山が硬く従来の如く突起部材を差し込め
ない場合であっても、オーガ架台１８を地山に対し確実
にかつ安定して固定することができる。さらに、各押圧
用平板３６ｃ〜３８ｃは支持部材３６ｇ〜３８ｇの先端
のボールジョイント３６ｈ〜３８ｈを介して回動可能に
支持されており、また、個々の油圧シリンダ３６ｄ〜３
８ｄにより、同一の作動油圧で前進されるため地山に激
しい凹凸があってもオーガ架台１８に偏荷重がかかった
りすることがなく、オーガ架台１８に姿勢変化を与える
ことのない安定したブームの揺れ止めが可能になる。な
お、本発明はプレライニング装置に限らず、単に孔を掘
削する機能のみを有する掘削機や、或は掘削のほかに他
の機能を備えた種々の装置にも適用可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、オ
ーガ架台の先端部に、トンネル切羽の地山を押圧する押
圧用平板を回動可能に設け、この押圧用平板を駆動手段
により地山に押圧してオーガ架台を地山に対して固定す
るようにしたので、地山の硬度や凹凸に左右されること
なく、しかもオーガ架台に無理な力をかけることなくオ
ーガ架台を地山に確実にかつ安定して固定することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すプレライニング装置の
平面図である。

【図２】図２の側面図である。

【図３】本実施例における地山補強状態を示す施工状況
図である。

【図４】本実施例におけるブーム揺れ止め機構の一部切
欠きの側面図である。

【図５】本実施例におけるブーム揺れ止め機構の一部切
欠きの平面図である。

【図６】押圧用平板の平面図である。

【図７】押圧用平板部分の側面図である。

【符号の説明】

１ プレライニング装置 ３ 車体 ９ 主ブーム １３ 副ブーム １５ 旋回機構 １８ オーガ架台 ２０ 掘進機構 ２１ オーガ ３６，３７，３８ ブーム揺れ止め機構 ３６ｃ，３７ｃ，３８ｃ 押圧用平板 ３６ｄ，３７ｄ，３８ｄ 油圧シリンダ ３６ｇ，３７ｇ，３８ｇ 支持部材

フロントページの続き (72)発明者 三村 洋一 東京都渋谷区千駄ヶ谷４丁目６番15号 株 式会社フジタ内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動手段により回転される少なくとも１
   本の削孔用オーガを進退可能に支持するとともに削孔用
   オーガを進退させる送り手段を有するオーガ架台と、 トンネル内を走行する走行体と、 前記走行体に支持されるとともに前記オーガ架台をトン
   ネルの切羽前方に削孔できる姿勢に移動させるブーム
   と、 を備えた掘削機において、 前記オーガ架台の前部に、押圧用平板を回動可能に支持
   する支持部材を設け、 前記支持部材をトンネル切羽の地山に対して進退させる
   駆動手段を前記オーガ架台に設けた、 ことを特徴とする掘削機。
2. 【請求項２】 前記押圧用平板は複数設けられ、各押圧
   用平板に対応して前記支持部材と駆動手段が複数設けら
   れている請求項１記載の掘削機。
3. 【請求項３】 前記オーガ内を通して削孔内に地山補強
   用のモルタルを注入するプレライニング装置が構成され
   ている請求項１または２記載の掘削機。