JPH0710098U - トンネル掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ズリ出しのための空間が可及的に広くなって
ズリの詰まりがないようなトンネル掘削機を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 パイロット坑Ｐの外周側の地山を掘削する掘
削装置１と、パイロット坑Ｐとリーミング坑Ｒとにわた
って上記掘削装置１に挿通状に配設され該掘削装置を案
内するガイドシャフト部材２と、ガイドシャフト部材２
をパイロット坑Ｐ内周面にグリップする第１グリッパー
装置５と、ガイドシャフト部材２をリーミング坑Ｒ内周
面にグリップする第２グリッパー装置10とを備えたトン
ネル掘削機で、第１グリッパー装置５のグリッパージャ
ッキ5Aが、ガイドシャフト部材２の外周の円周２等分位
置に一対対峙して放射方向に設けられ、ガイドシャフト
部材２が、上記一対のグリッパージャッキの軸線に直交
する方向に中折れ自在に構成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、予め掘削されたパイロット坑にガイドされて本坑となるリーミン グ坑を掘削するトンネル掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、発電所における導水用の斜坑やケーブル敷設用等のトンネルの掘削 には、トンネル掘削機（トンネルボーリングマシン）が使用されているが、大口 径のトンネルの場合、(a).リーミング坑掘削作業のための地質調査、(b).リーミ ング坑掘削時のズリ出し孔の形成、(c).リーミング坑掘削時のガイド孔として利 用する等の理由から、リーミング坑より小径のパイロット坑が予め掘削され、そ の後、本坑となるリーミング坑の掘削が行われる。

【０００３】 このリーミング坑を掘削するべく従来のトンネル掘削機は、「建設の機械化」 ( 昭和54年の２月号）の「トンネルボーリングマシンによる斜坑掘削計画」という タイトルの記事に掲載されるような構成を具備していた。つまり、リーミング坑 の先端に配設される掘削装置と、この掘削装置から先端側のパイロット坑内へ延 設されたガイドシャフト部材と、パイロット坑内でガイドシャフト部材の周囲に 長手方向（掘削方向）に間隔を設けてスライド自在に配設された２組のグリッパ ー装置と、これらのグリッパー装置に対して上記ガイドシャフト部材を伸縮動さ せて該ガイドシャフト部材を介して上記掘削装置にスラスト力を付与するスラス トジャッキと、ガイドシャフトの先端部に配設された補助グリッパー装置を具備 していた。

【０００４】 そして、上記構成を具備するトンネル掘削機は、リーミング坑を掘削する際、上 記２組のグリッパ装置でパイロット坑の外周面をグリップした状態で、掘削装置 を回転させつつ、上記スラストジャッキを上記掘削装置の回転に合わせて徐々に 収縮して該掘削装置にスラスト力を付与することによって、パイロット坑の外周 の地山を掘削し、上記スラストジャッキが収縮し終わると、掘削装置の回転を停 止し、補助グリッパー装置でパイロット坑の外周面を保持するとともに上記グリ ッパー装置のグリップ作用を解除して後、スラストジャッキを伸長させて再びグ リッパー装置でパイロット坑の外周面を保持し、補助グリッパー装置のグリップ 作用を解除して、再び上述の掘削作業を開始する一連のステップを繰り返して掘 削する。

【０００５】 しかし、このトンネル掘削機は、上述のように掘削装置先端側に配設された２組 のグリッパー装置と間隔を設けて配置された補助グリッパー装置によって保持さ れているため、掘削時に発生する大きな偏荷重に対応するにはグリッパー装置と 補助グリッパー装置を大型にし、また上記ガイドシャフト部材もかなり長くしな ければならないことから、トンネル掘削機全体が大型になってしまう。

【０００６】 このため、パイロット坑の径を必要以上に大きくしなければならず、工事費およ び工期が長くなるという不都合が生じる。また、グリッパー装置あるいは補助グ リッパー装置も大型化するため、これらが配置されているパイロット坑のその部 分ではズリ出しに必要な作業空間が確保し難いという不都合が生じる。

【０００７】 このような状況に鑑み、本出願人は、図８〜図10, あるいは図11〜図13に図示 するような、パイロットＰ坑内で作用する第１グリッパー装置５と、リーミング 坑Ｒ内で作用する第２グリッパー装置10を具備したトンネル掘削機を提供（特願 平４−２４５６６号）し、上述の技術的不都合を大幅に改善した。なお、図９は パイロット坑Ｐ内における第１グリッパー装置５の正面方向からの構成を示す図 ８のＶ−Ｖ矢視図、図10はリーミング坑Ｒ内における第２グリッパー装置10部分 の構成を示す図８のVI−VI矢視図で、図12はパイロット坑Ｐ内における第１グリ ッパー装置５の構成を示す図11のVII −VII 矢視図、図13はリーミング坑Ｒ内に おける第２グリッパー装置10部分の構成を示す図11のVIII−VIII矢視図である。

【０００８】 図８, 図11において、１は掘削装置、12はスラストジャッキ、30は球面軸受を示 し、図10, 図13において、10C はローリングジャッキを示し、図10において、10 D は方向コントロールジャッキを示す。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、一般的に、パイロット坑は、上述のパイロット坑本来の各目的を達 成するならば、工事費用あるいは工期の面から、径をできるだけ小径にすること が望ましい。

【００１０】 ところが、上記いずれのトンネル掘削機の場合も、パイロット坑の坑道に対して リーミング坑の坑道を修正することを意図して、グリッパー装置は、ガイドシャ フト部材の周囲に、図９，図12に図示するように、少なくとも二対の対峙した４ 本のグリッパージャッキ5Aを配置している。つまり、パイロット坑の坑道に対し てリーミング坑の坑道を修正するには、ガイドシャフト部材の周囲に少なくとも ４本のグリッパージャッキを２本づつ対峙させて配置し、パイロット坑の坑道の 中心線に対して、ガイドシャフト部材の位置を自在に偏位（修正）させることが できるような構成が必要になる。また、図９に図示する掘削機には、上記グリッ パージャッキ5Aのシリンダ部分とガイドシャフト部材２との間に、該ガイドシャ フト部材２に作用する回転反力に対抗するためのローリングジャッキ5Cが配設さ れている。

【００１１】 このような構成では、パイロット坑内に配置した第１グリッパー装置５の部分で 、ズリ出しに必要な作業空間Ｓ（図９, 図12参照）が狭くなり、ズリが比較的大 きくなるような地山の掘削ではズリ出しが円滑に行えないという不都合が生じる 。

【００１２】 また、ズリがグリッパー装置近傍で詰まったときには、作業者がガイドシャフ ト部材とパイロット坑の間の空間に入り込んで手作業で取り除かなければならな いが、このとき、詰まっていたズリが突然落下を始めることがあり、また斜坑の 狭い空間では体を保持するのが難しいことから、常に滑落が起きやすく、掘削作 業あるいはズリ出しに支障のない安全面での対応が望まれていた。

【００１３】 本考案は、このような現況に鑑みおこなわれたもので、ズリ出しのための空間 が可及的に広くなってズリの詰まりがないような又ズリが詰まったときにも安全 にズリの除去作業が行えるトンネル掘削機を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本第１の考案にかかるトンネル掘削機は、パイロット坑の外周側の地山を掘削 する掘削装置と、パイロット坑とリーミング坑とにわたって上記掘削装置に挿通 状に配設され該掘削装置を案内するガイドシャフト部材と、上記ガイドシャフト 部材をパイロット坑内で内周面にグリップする第１グリッパー装置と、上記ガイ ドシャフト部材をリーミング坑内で内周面にグリップする第２グリッパー装置と を備え、予め掘削されたパイロット坑をリーミング坑に拡径掘削するトンネル掘 削機において、 先端にグリッパーシューを有する上記第１グリッパー装置のグリッパージャッ キが、上記ガイドシャフト部材の外周の円周２等分位置に一対対峙して放射方向 （直径方向）に設けられるとともに、 上記ガイドシャフト部材が、該ガイドシャフト部材のグリッパージャッキ取着位 置より基端側で、上記一対のグリッパージャッキの軸線に直交する方向に中折れ 自在に構成されていることを特徴とする。

【００１５】 また、本第２の考案にかかるトンネル掘削機は、パイロット坑の外周側の地山 を掘削する掘削装置と、パイロット坑とリーミング坑とにわたって上記掘削装置 に挿通状に配設され該掘削装置を案内するガイドシャフト部材と、上記ガイドシ ャフト部材をパイロット坑内でその内周面にグリップする第１グリッパー装置と 、上記ガイドシャフト部材をリーミング坑内でその内周面にグリップする第２グ リッパー装置とを備え、予め掘削されたパイロット坑をリーミング坑に拡径掘削 するトンネル掘削機において、 上記ガイドシャフト部材先端に、パイロット坑を概ね閉塞でき且つ不要なとき には収用できるような落下防止部材が配設されていることを特徴とする。

【００１６】

【作用】

しかして、本第１の考案にかかるトンネル掘削機によれば、ガイドシャフト部 材のパイロット坑内に配置される第１グリッパー装置が、該ガイドシャフト部材 の外周の円周２等分位置に一対対峙して放射方向にグリッパージャッキが、つま り直径方向に２本のグリッパージャッキのみが設けられているため、パイロット 坑の第１グリッパー装置が配置されている部位には十分なズリ排出のための空間 が形成される。従って、比較的大きな塊のズリが発生しても通過することが可能 となる。

【００１７】 そして、ガイドシャフト部材が上述のように一対のグリッパージャッキの軸線に 直交する方向に中折れ自在に構成されているため、一対の各グリッパージャッキ の伸縮動作と、この中折れの角度を適宜設定することにより、パイロット坑の坑 道の中心線に対して、ガイドシャフト部材の位置を自在に偏位（修正）させるこ とができるため、パイロット坑に対してリーミング坑を任意の方向に修正するこ とが可能となる。

【００１８】 また、本第２の考案にかかるトンネル掘削機によれば、第１グリッパー装置部 分にズリが詰まった際には、滑落防止部材でパイロット坑を概ね閉塞すれば、作 業者が滑落しても、この滑落防止部材に引っ掛かって止まり、下方への滑落を有 効に防止でき、一方不要なときには滑落防止部材を収納しておけば、本来の掘削 作業に支障を与えることはない。

【００１９】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図面を参照しながら説明する。

【００２０】 図１は本考案の実施例に係るトンネル掘削機の構成を示す一部断面した側面図 、図２(a) は第１グリッパー装置の正面方向からの構成を示す図１のＩ−Ｉ矢視 図である。

【００２１】 図１において、１はトンネル掘削機Ｍの掘削装置で、この掘削装置１には挿通状 、つまり軸方向に移動自在に挿通状態で、且つ相対的回転不能にガイドシャフト 部材２が配設されている。そして、ガイドシャフト部材２に坑の径方向に伸縮自 在に固設される後述の第２グリッパー装置10とこの掘削装置1 との間には、掘削 に際し掘削装置１にスラスト力を付与するスラストジャッキ12が配設されている 。

【００２２】 そして、図１に図示するように、このガイドシャフト部材２の先端部2Aは、基端 部2Bに対してピン３を中心に中折れ自在に構成されている。そして、上記基端部 2Bと先端部2Aの間には中折れ動作をさせるための中折れ用ジャッキ４が配設され ている。

【００２３】 また、上記ガイドシャフト部材２の先端部2Aの外周には、第１グリッパー装置５ が配設されている。つまり、図２(a) に図示するように、ガイドシャフト部材先 端部2Aの外周の円周２等分位置に一対対峙するようグリッパージャッキ5Aが放射 方向に固設されるとともに、これらのグリッパージャッキ5Aの先端（パイロット 坑の内周面側）には、該グリッパージャッキ5Aの伸長動作により、それぞれパイ ロット坑Ｐの内周面に当接可能なグリッパーシュー5Bが配設されている。

【００２４】 そして、このグリッパージャッキ5Aは、図２(b) に図示するように、連動あるい は別々に動作させ得る２つの切換弁5C,5D を介して、油圧ポンプ20と管路21で連 結され、それぞれのグリッパージャッキ5Aを適宜所望寸法だけ坑の径方向に伸縮 動させ、ガイドシャフト部材２の先端部2Aをパイロット坑Ｐの坑道の中心線に対 して相対的に移動できるよう構成されている。

【００２５】 また、図１に図示するように、上記ガイドシャフト部材２の先端部2Aから延設部 材６が掘削方向（先端方向）側に延設され、この延設部材６の先端には、滑落防 止板７が坑の径方向に配設された枢支軸８を中心に回動自在に枢支され、またこ の滑落防止板７の枢支軸８に延設されたブラケット8aと上記延設部材６の間には 、滑落防止板７を作動解除するためのジャッキ９が配設されている。従って、上 記ジャッキ９を伸長させることにより、図１の二点鎖線で示す如く滑落防止板７ をパイロット坑Ｐを概ね閉塞する（正確には作業者が滑落しない程度に閉塞する ）よう張り出させることができ、またジャッキ９を収縮させることにより図１の 実線で示す如く滑落防止板７をガイドシャフト部材２の長手方向と一致するよう 収用することができる。

【００２６】 また、このトンネル掘削機Ｍの掘削装置１は、図５に図示するように、カッター ヘッド1Aを有し、このカッターヘッド1Aは、基部1cとその周囲に回転自在に配設 されたカッターホルダー部材1bを備え、このカッターホルダー部材1bには多数の カッター（ローラカッター）1aが放射状に配設されている。そして、図１に図示 するように、このカッターヘッド1Aのカッターホルダー部材1bは、上記基部1cの 周囲を、駆動モータ13側に配設されたピニオンギヤと該カッターホルダー部材1b 側に配設されたリングギヤを介して、６個の駆動モータ13で回転可能に構成され ている。

【００２７】 そして、上記ガイドシャフト部材２の基端（先端部2Aの基端) には、トンネル掘 削機Ｍの基端部をリーミング坑Ｒに保持するため、外周がリーミング坑Ｒに当接 可能な第２グリッパー装置10が配設されている。この第２グリッパー装置10は、 図３に図示するように、周部に配設されたグリッパーシュー10B をリーミング坑 Ｒの外周に押圧するグリッパージャッキ10A と、ガイドシャフト部材２に伝達さ れる回転反力に対向するためのローリングジャッキ10C と、上記第１グリッパー 装置５の作動と連動しガイドシャフト部材２の坑内における方向を修正する方向 コントロールジャッキ10D が配設されている。

【００２８】 また、図１に図示するように、掘削の一連の１つのステップが終了し上記掘削装 置１に対してガイドシャフト部材２を先端側に移動させる際、掘削装置１をリー ミング坑Ｒの内周面に保持しその位置を維持させるためのサポートグリッパー装 置11が掘削装置１の基端部位に配設されている。このサポートグリッパー装置11 は、図４に図示するように、掘削装置１のフレームの外周の円周４等分位置に４ 本のサポートジャッキ11A が放射方向に配設されるとともに、これらのサポート ジャッキ11A の先端（リーミング坑の内周面側）には、それぞれリーミング坑Ｒ の内周面に当接可能なグリッパーシュー11B が配設されている。

【００２９】 しかして、上述のように構成された本トンネル掘削機Ｍは、リーミング坑の掘 削において以下のように作用する。

【００３０】 即ち、第１グリッパー装置５と第２グリッパー装置10をそれぞれ拡張させて、ト ンネル掘削機Ｍのガイドシャフト部材２先端部を第１グリッパー装置５によって パイロット坑Ｐの内周面で支持するとともに、ガイドシャフト部材２基端部を第 ２グリッパー装置10によってリーミング坑Ｒの内周面で支持する。この状態で、 掘削装置１のカッターヘッド1Aを回転させるとともにスラストジャッキ12を掘削 の進捗状態に応じて伸長させて、掘削装置１でパイロット坑Ｐ外周側の地山を掘 削してゆく。この掘削により発生したズリは、パイロット坑Ｐ内で狭くなった第 １グリッパー装置５の部分でも、従来のトンネル掘削機Ｍと比べて、図２(a) に 図示するように飛躍的にズリの通過する空間Ｓが広く広くなっているため、円滑 にパイロット坑Ｐの底面に沿って落下し排出されてゆく。

【００３１】 そして、パイロット坑Ｐの中心線に対して掘削しようとするリーミング坑Ｒの掘 進方向を修正しようとするときには、上記第１グリッパー装置５の対峙して配置 されている一対のグリッパージャッキ5Aの伸縮状態を調整することにより、ある いは上記中折れ用ジャッキ４を伸縮動させることにより修正する。具体的には、 グリッパージャッキ5Aの長手方向への修正は、これら一対のグリッパージャッキ 5Aのそれぞれを伸長および収縮によりおこない、グリッパージャッキ5A方向と直 交する方向への修正は、図６に図示するように、中折れ用ジャッキ４を伸縮動さ せることによりパイロット坑Ｐに固定されている第１グリッパー装置５に対して ピン３を中心にガイドシャフト部材２の基端部2Bを中折れさせて修正することが できる。中折れ用ジャッキ４を伸縮動させて修正する場合には、図６から明らか なように、上記グリッパーシュー5Bでガイドシャフト部材２の先端部2Aがパイロ ット坑Ｐの内面に固定されていることから、該グリッパーシュー5Bの軸の中心Ｏ を回転中心として変化し、該グリッパーシュー5B間の間隔は変化しないため、第 １グリッパー装置５はパイロット坑Ｐ内周面で支持したときの状態を維持するた め、掘削中でも方向修正が可能である。

【００３２】 第１グリッパー装置５部分でのズリ出しに必要な空間Ｓ（図２(a) 参照) が従 来のものに比べて広くなっているためズリが詰まることは殆どないが、仮に、大 きな塊状のズリが発生し第１グリッパー装置５部分に詰まった場合には、トンネ ル掘削機Ｍの運転を中止するとともに、上記ジャッキ９を伸長させて滑落防止板 ７でパイロット坑Ｐを閉塞し、この状態でトンネル掘削機Ｍの基端側からガイド シャフト部材２内に入り込んだ作業者が、図１に示すマンホール板16を開けて、 ガイドシャフト部材２内からガイドシャフト部材２とパイロット坑Ｐとの間の空 間に出て、手作業で詰まったズリを滑落防止板７上あるいは該滑落防止板７とパ イロット坑Ｐの隙間から下方に排出すればよい。この場合、作業者が誤って下方 に滑落しても、滑落防止板７に引っ掛かって止まるため、大事に至ることはない 。

【００３３】 ところで、上記ガイドシャフト部材２が中折れする構成を、図８あるいは図11 に図示するトンネル掘削機に適用することもでき、この場合には、図示しないが 第１グリッパー装置５をガイドシャフト部材２からパイロット坑Ｐの直径方向に 一対対峙して設けるだけでよい。そして、この場合にも、上述の実施例と同様に 、トンネル掘削機Ｍとパイロット坑Ｐとの隙間が広くとれ、比較的大きな塊のズ リが発生しても、この隙間に詰まって掘削作業を妨げるようなことはない。また 、上記滑落防止板７を図１の掘削機と同様に収納・張出し自在に図８あるいは図 11に図示するトンネル掘削機に適用することもでき、同様に作業者の滑落を防止 する。

【００３４】

【考案の効果】

しかして、本考案によれば、上述のようにトンネル掘削機の掘削装置先端側の ガイドシャフト部材とパイロット坑との間に配設される第１グリッパー装置のグ リッパージャッキが上述のように一対だけ配設されるため、パイロット坑内の第 １グリッパー装置部分で隙間が大きくとれることより、パイロット坑の孔径を可 及的に小さくすることができる。

【００３５】 このため、斜坑の掘削の工期が短縮できるとともに、工事費も安価にすることが できる。

【００３６】 さらに、パイロット坑とトンネル掘削機との間にズリの詰まりが生じ難くなるた め、円滑に工事を進めることができるため、さらに工期の短縮と工費の削減が可 能となる。

【００３７】 また、仮に、パイロット坑とトンネル掘削機との間にズリが詰まっても、作業者 が安全にズリの除去作業をおこなうことができ、滑落事故を有効に防止すること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の実施例に係るトンネル掘削機の構成
を示す一部断面した側面図である。

【図２】 図１に示す第１グリッパー装置の構成を示す
図で、(a) は第１グリッパー装置の正面方向からの構成
を示す図１のＩ−Ｉ矢視図，(b) は第１グリッパー装置
のグリッパージャッキへの油圧配管を示す概略図であ
る。

【図３】 第２グリッパー装置の概略構成を示す図１の
II-II 矢視図である。

【図４】 図１に示すサポートグリッパー装置の構成を
示す図１のIII-III矢視図である。

【図５】 図１に示す掘削装置のカッターヘッドの構成
を示す図１のIV-IV矢視図である。

【図６】 図１に示す第１グリッパー装置部分のガイド
シャフト部材の中折れ状態を示す図である。

【図７】 トンネル掘削機による斜坑掘削状態を示す概
念図である。

【図８】 別の形態のトンネル掘削機の構成を示す一部
断面した側面図である。

【図９】 図８に図示するトンネル掘削機の第１グリッ
パー装置の構成を示す図８のＶ−Ｖ矢視断面図である。

【図１０】 リーミング坑Ｒ内における第２グリッパー
装置10の構成を示す図８のVI−VI矢視図である。

【図１１】 さらに別の形態のトンネル掘削機の構成を
示す一部断面した側面図である。

【図１２】 第１グリッパー装置の構成を示す図11のＶ
−Ｖ矢視断面図である。

【図１３】 リーミング坑Ｒ内における第２グリッパー
装置10の構成を示す図11のVI−VI矢視図である。

【符号の説明】

Ｐ…パイロット坑 Ｒ…リーミング坑 Ｍ…トンネル掘削機 １…掘削装置 ２…ガイドシャフト部材 ５…第１グリッパー装置 5A…グリッパージャッキ 10…第２グリッパー装置

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイロット坑の外周側の地山を掘削する
   掘削装置と、パイロット坑とリーミング坑とにわたって
   上記掘削装置に挿通状に配設され該掘削装置を案内する
   ガイドシャフト部材と、上記ガイドシャフト部材をパイ
   ロット坑内で内周面にグリップする第１グリッパー装置
   と、上記ガイドシャフト部材をリーミング坑内で内周面
   にグリップする第２グリッパー装置とを備え、予め掘削
   されたパイロット坑をリーミング坑に拡径掘削するトン
   ネル掘削機において、 先端にグリッパーシューを有する上記第１グリッパー装
   置のグリッパージャッキが、上記ガイドシャフト部材の
   外周の円周２等分位置に一対対峙して放射方向に設けら
   れるとともに、 上記ガイドシャフト部材が、該ガイドシャフト部材のグ
   リッパージャッキ取着位置より基端側で、上記一対のグ
   リッパージャッキの軸線に直交する方向に中折れ自在に
   構成されていることを特徴とする。
2. 【請求項２】 パイロット坑の外周側の地山を掘削する
   掘削装置と、パイロット坑とリーミング坑とにわたって
   上記掘削装置に挿通状に配設され該掘削装置を案内する
   ガイドシャフト部材と、上記ガイドシャフト部材をパイ
   ロット坑内で内周面にグリップする第１グリッパー装置
   と、上記ガイドシャフト部材をリーミング坑内で内周面
   にグリップする第２グリッパー装置とを備え、予め掘削
   されたパイロット坑をリーミング坑に拡径掘削するトン
   ネル掘削機において、 上記ガイドシャフト部材先端に、パイロット坑を閉塞自
   在な落下防止部材が配設されていることを特徴とする。