JPH07301086A - トンネル構築装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 削孔機による前後摺動とドリフターの方向と
の２要素について調整するだけでトンネル掘削面のスム
ースブラスティングを得ることができると共に多少軟弱
な地山に遭遇した場合にはベンチ長を長くしてトンネル
の構築を行うことができるようなトンネル構築装置を提
供すること。 【構成】 フレーム本体１１が上下に分割され、上段フ
レーム１１ａが下段フレーム１１ｄに対してスライド可
能に組に付けられると共に、下段フレーム１１ｄに取り
付けられたフレーム本体用台車１３がトンネルに布設さ
れるレール１２上を移動し得るように構成され、上段フ
レーム１１ａ上には少なくとも削孔機１８等が装備さ
れ、軟弱な地山に遭遇した時に上段フレーム１１ａを下
段フレーム１１ｄ上でスライドさせて切羽側へ移動し、
ベンチ長を長くとってトンネルの構築を行うことができ
るようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトンネル構築装置に関
し、更に詳細には、主に山岳トンネルをベンチ工法で掘
削するトンネル構築装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のトンネル構築装置は一般
にジャンボーと称し、特に門型の台車本体を備えるもの
をガントリージャンボーと呼んでいる。例えば、山岳ト
ンネル等の構築には、切羽の安定を図りつつ能率のよい
トンネル掘進を行えることから主にショートベンチ工法
やミニベンチ工法が用いられ、その内ミニベンチ工法で
は一部に前述したガントリージャンボーが用いられてい
る。

【０００３】従来のジャンボー装置は、図８及び図９に
示されるようにレール１上に乗って前後に移動可能な門
型（ガントリー）断面のフレーム本体２を備え、このフ
レーム本体２上には支保工組立、装薬並びに諸材料の運
搬等を行う作業用ケージ機３、削孔機４、及び吹付け機
５等が搭載されている。

【０００４】このような門型断面のフレーム本体２にお
ける内側空間部６はローダやダンプカーのための通路及
び作業スペースとされ、フレーム本体２上の前述した各
種機械がフレーム本体２内側の機械等と同時に作業をし
て能率的に掘削を可能にしている。

【０００５】具体的には、例えばフレーム本体２上に搭
載された数台の削孔機４が、図１０に示されるように切
羽外周部Ａの削孔を受持ち、他方フレーム本体２の内側
空間部６で作業する数台の削孔機４切羽中心部Ｂを受け
持って、それらの各削孔機４が適宜にその受持ちの切羽
を削孔していた。

【０００６】なお、このジャンボーの移動は、フレーム
本体２の下部適所に設けられたジャッキ装置７を作動さ
せて、一時的にフレーム本体２をレール１から浮き上が
らせ、その後このフレーム本体２自身が保持しているそ
のレール１を適当な駆動装置を用いてフレーム本体２に
対して前方へ移動させ、再びジャッキ装置７を引っ込め
てフレーム本体２の車輪をレール１上に乗せ、掘進と共
にレール１先端まで前進させるという動作を繰り返すこ
とで行うものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のガン
トリージャンボーはベンチ長Ｌ（図８参照）が３ｍない
し４ｍを限度とし、比較的に硬く、切羽の安定性が良好
な地山の掘進に採用されている。しかし、日本の地山は
変化に富み、良好な地山が全線に亘り存在することはな
く、部分的には湧水があったり岩盤強度の低下した多少
軟弱な地山区間が存在している。

【０００８】このような区間を掘進するためにはベンチ
長さＬを６ｍないし７ｍとするか、或いは上半先進工法
に切り換えるかして切羽の安定を図らなけらばならな
い。このような場合、従来のガントリージャンボーで
は、ベンチ長を長くして掘進できるような構造となって
いないため、多少軟弱な地山に遭遇すると、掘進が困難
となると言う問題があった。

【０００９】更に、従来のガントリージャンボーでは、
前述したように切羽全断面をＡの領域とＢの領域とに分
け、各領域をそれぞれ数台の削孔機によって削孔してい
る。しかしながら、従来のジャンボーによる削孔機の配
置では、掘削予定線に沿い且つ予定掘削方向に正確に削
孔することは非常に難しく、そのためトンネルの余堀が
多くなると言う問題もあった。

【００１０】すなわち、トンネルの余堀を最小限度に管
理するにはスムースブラスティング（掘削位置がほぼ正
確に掘削予定線上にあって且つ掘削面が比較的に滑らか
になるように掘削すること）を行う必要があり、そのた
めにはトンネル外周削孔の位置と方向性とは極めて重要
な要因となる。ところが、通常、削孔機は、削孔をする
ドリフターとこれを搭載するガイドセル及びブームとに
より構成されており、削孔機の位置や削孔方向を決める
には、削孔機の上下位置、左右位置、回転方向（向
き）、前後の摺動位置、ドリフターの方向の５要素につ
いて正確に調整しなければならない。

【００１１】従来の削孔機はこの５要素の調整のために
７駆動即ち７つの自由作動部分、即ちガイドセルについ
て上下、左右、伸縮及び回転の各４動作部分とブームに
ついて上下、左右及び伸縮の各３動作部分を備える多関
節機構を有し、これらの各自由作動部分を操作者が適宜
調整して決定していた。この調整は、専ら操作者の感に
頼るもので、正確な調整は高度な熟練を必要とし、従っ
て急いで削孔位置と方向を決めようとするとその精度が
低下し、孔尻位置（削孔の先端位置）がトンネル軸方向
に不揃いとなって、掘進サイクル長が変化したり、或い
は各削孔に装薬して爆破した時切羽面に凹凸を生じるな
どの問題があった。

【００１２】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、削孔機による前後摺動と
ドリフターの方向との２要素について調整するだけでス
ムースブラスティングを得ることができると共に多少軟
弱な地山に遭遇した場合にはベンチ長を長くして掘進す
ることができるようなトンネル構築装置を提供すること
にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明はトンネル構築装
置であり、前述の技術的課題を解決するために以下のよ
うな構成とされている。すなわち、本発明のトンネル構
築装置は、上下に分割され、上段フレーム１１ａが下段
フレーム１１ｄに対してスライド可能に組に付けられて
構成されたフレーム本体１１と、前記下段フレーム１１
ｄに取り付けられ、トンネルに布設されるレールに載っ
て移動し得るフレーム本体用台車１３と、前記上段フレ
ーム１１ａ上に装備された少なくとも削孔機１８とを含
み、軟弱な地山に遭遇した時に前記上段フレーム１１ａ
を下段フレーム１１ｄ上でスライドさせて切羽側へ移動
し、ベンチ長を長くとってトンネルの構築を行うことを
特徴とする（請求項１に対応）。以下、各構成要件につ
いて個別に説明する。

【００１４】（フレーム本体）フレーム本体１１は上下
に分割され、上段フレーム１１ａが下段フレーム１１ｄ
に対してスライド可能に組に付けられて構成されてい
る。従って、軟弱な地山に遭遇した時に前記上段フレー
ム１１ａを下段フレーム１１ｄ上でスライドさせて切羽
側へ移動し、ベンチ長を長くとって掘進することができ
る。

【００１５】（フレーム本体用台車）フレーム本体用台
車は、下段フレーム１１ｄに取り付けられ、トンネル内
に布設されたレール上に乗せられて移動可能であり、こ
れによりフレーム本体全体を前進後退させることができ
る。

【００１６】（削孔機）上段フレーム１１ａ上には少な
くとも削孔機１８が取り付けられている。この削孔機１
８はトンネル掘削予定線に沿い且つ所定の間隔をあけて
多数の削孔を切羽に形成する。削孔機によって切羽に形
成された多数の削孔には一般的には爆薬が装薬される。

【００１７】＜本発明における附加的構成＞本発明のト
ンネル構築装置は、前述した必須の構成要素からなる
が、その構成要素が具体的に以下のような場合であって
も成立する。その附加的構成要素とは、前記上段フレー
ム１１ａ上に装備された装置が、上段フレーム１１ａの
最前部に取り付けられ且つトンネル外周形状に相似する
形状のガイドフレーム１５、このガイドフレーム１５に
移動可能に配置された移動台車１６、前記上段フレーム
１１ａに装架され、前記移動台車に乗り移り可能な少な
くとも１台の削孔機１８及び少なくとも１台の吹付け機
２２を含み、前記削孔機１８及び前記吹付け機２２がそ
れぞれ前記上段フレーム１１ａにスライド可能に装架さ
れた引込み台車１９、２０、２１に乗せられ、前記削孔
機１８及び前記吹付け機２２を必要に応じて選択的に前
記上段フレーム１１ａ上の引込み台車１９、２０、２１
から前記移動台車１６に乗り移らせて稼働させることを
特徴とする（請求項２に対応）。以下、附加的構成要素
を個別的に説明する。

【００１８】（ガイドフレーム）ガイドフレーム１５は
上段フレーム１１ａの最前部における上半部に取り付け
られ、トンネル外周形状に相似する形状を呈している。
このガイドフレーム１５は基本的には上段フレーム１１
ａ上に乗せられている削孔機１８や吹付け機２２の移動
をガイドするものである。

【００１９】（移動台車）移動台車１６は、削孔機１８
又は吹付け機２２をガイドフレーム１５上で移動させる
ためのもので、上段フレーム１１ａに装架されたこれら
の削孔機１８又は吹付け機２２を選択に乗り移らせて支
持し、この移動台車１６をガイドフレーム１５上を移動
させることでこれら削孔機１８又は吹付け機２２をトン
ネル掘削予定線に沿って削孔や吹き付けを行うことがで
きる。

【００２０】（引込み台車）引込み台車１９、２０、２
１は、上段フレーム１１ａ上に装架される削孔機や吹付
け機を移動可能に支持するもので、従ってこれらの引込
み台車１９、２０、２１は上段フレーム１１ａにスライ
ド可能に取り付けられている。すなわち、各引込み台車
には削孔機や吹付け機が乗せられており、必要に応じて
選択的に上段フレーム１１ａ上で引込み台車１９、２
０、２１を前方へ移動させ、前記移動台車１６に乗り移
らせて使用される。

【００２１】

【作用】次に、本発明のトンネル構築装置の作用につい
て説明する。上下に分割されたフレーム本体１１の上段
フレーム１１ａにスライド可能に装架されたそれぞれの
引込み台車に乗せられた削孔機１８と吹付け機２２とを
フレーム本体１１の切羽側に配置されたトンネル外周形
状に相似する形状のガイドフレーム１５に移動可能に配
置された共通の移動台車１６に選択的に乗り移り可能と
する。

【００２２】最初は、この移動台車１６に削孔機１８を
引込み台車１９、２０、２１から乗り移し、移動台車１
６のガイドフレーム１５に沿う移動によってトンネル掘
削予定線に沿い且つ所定の間隔をあけて多数の削孔を切
羽に形成する。そして、各削孔に爆薬を装薬して爆破さ
せ、常法に従ってずり出しを行う。移動台車１６に乗っ
ている削孔機１８は、上段フレーム１１ａに装架されて
いる引込み台車１９、２０、２１の上に戻され、これに
代えて吹付け機２２をその引込み台車から移動台車１６
に乗り移らせる。

【００２３】ずり出し中又はずり出し後に吹付け機の乗
った移動台車１６を動かして掘削トンネル内面にコンク
リートを吹き付けるなどして一次覆工をする。この一次
覆工が終了すると、吹付け機２２は移動台車１６から再
び引込み台車１９、２０、２１に戻され、これに代えて
削孔機１８を引込み台車１９、２０、２１から移動台車
１６に乗り移して最初の工程に戻る。

【００２４】このような動作をするトンネル構築装置１
０において、掘進部が多少軟弱な地山に遭遇した場合に
は、フレーム本体１１における下段フレーム１１ｄをレ
ール１２に対して移動させずに上段フレーム１１ａを下
段フレーム１１ｄに対してスライドさせる。

【００２５】これにより、上段フレーム１１ａの前端に
取り付けられたガイドフレーム１５の移動台車１６に支
持された削孔機１８や吹付け機２２等が下段フレーム１
１ｄに対してより前方位置に存して作業を行うこととな
り、このことは即ちベンチ長を長くしてトンネル構築作
業を行うことができることになる。

【００２６】なお、本発明のトンネル構築装置では、削
孔機１８全体がトンネルの予定掘削外周線に沿って移動
するため、上下位置、左右位置及び回転方向の調整は不
要となり、前後位置とドリフターの方向を調整するだけ
で、正確な方向に削孔を行うことができる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明のトンネル構築装置を図に示さ
れる実施例について更に詳細に説明する。図１及び図２
には本発明の一実施例に係るトンネル構築装置１０の全
体が示されている。このようなトンネル構築装置は前述
したようにジャンボーと呼ばれている。この実施例に係
るトンネル構築装置１０は、門型のフレーム本体１１を
備えていることから、特にガントリージャンボーと称し
ている。

【００２８】このフレーム本体１１は、上段フレーム１
１ａと下段フレーム１１ｄとに分割されて構成されてい
る。すなわち、下段フレーム１１ｄは主に両側に水平に
配置された一対の下段ベースフレーム１１ｅから構成さ
れ、このベースフレーム１１ｅの下部には移動手段が設
けられている。

【００２９】この移動手段は、下段フレーム１１ｄ自身
が保持し、トンネル軸線方向に伸長するレール１２と、
このレール１２上に載って移動し得るように下段ベース
フレーム１１ｅに設置された複数のフレーム本体用台車
１３と、各フレーム本体用台車１３に設けられた複数の
車輪１３ａの幾つかを回転駆動する例えば油圧モータの
ような駆動装置（図示せず）と、レール１２を前方又は
後方へ移動する駆動装置（図示せず）等から構成されて
いる。

【００３０】他方、上段フレーム１１ａは全体として門
型を呈しており、その両サイドの最下部はＨ形鋼からな
る上段ベースフレーム１１ｂで構成されている。そし
て、この上段フレーム１１ａは、その上段ベースフレー
ム１１ｂの下面を下段フレーム１１ｄにおける下段ベー
スフレーム１１ｅの上面にスライド可能に載置すること
で支持されている。上段ベースフレーム１１ｂと下段ベ
ースフレーム１１ｅの摺接面は機械仕上げされ、グリス
が塗布されている。

【００３１】更に、上段フレーム１１ａは、このトンネ
ル構築装置１０が掘進中に軟弱地山に遭遇した際に下段
ベースフレーム１１ｅ上を前方へスライドさせることで
ベンチ長を長くとるようにしているため、下段ベースフ
レーム１１ｅの前端部は最前端のフレーム本体用台車１
３よりも相当程度前方へ突出して形成されている。

【００３２】また、下段ベースフレーム１１ｅの上面に
摺接する上段ベースフレーム１１ｂにおける底板の内側
縁部には下方に屈曲した外れ止め用フランジ１１ｃが形
成され、この外れ止め用フランジ１１ｃは下段ベースフ
レーム１１ｅの上板縁部内側に係合している。上段ベー
スフレーム１１ｂと下段ベースフレーム１１ｅとは、通
常、両者の摺接面である底板と天板とに形成された複数
の穴を整合させ、これら整合している穴にボルトを差し
込んでナットを螺合し、両者を一体に連結しておくこと
が好ましい。

【００３３】従って、上段フレーム１１ａを下段フレー
ム１１ｄに対して摺動させる場合にはこれらのボルトナ
ットを外し、上段フレーム１１ａを前述したように所望
のベンチ長に設定した後に、その状態で整合している穴
を利用して再び両者をボルトナットで締結する。このよ
うにすれば上段フレーム１１ａが下段フレーム１１ｄに
対して不用意に移動することがなくなる。

【００３４】上段ベースフレーム１１ｂの前端側と後端
側における外側部には、レール１２を前方又は後方へ移
動する時一時的にフレーム用台車１３の車輪１３ａをレ
ール１２から持ち上げる目的と軟弱地山に遭遇した時に
ベンチ長を長くとるため上段フレーム１１ａを切羽側へ
移動させる場合にその前端部を支える目的とから複数の
油圧ジャッキ装置１４が取り付けられている。

【００３５】上段フレーム１１ａの最前部における上半
部には、トンネル外周形状に相似する形状のガイドフレ
ーム１５が取り付けられている。本実施例におけるガイ
ドフレーム１５の形状は図３から明らかなようにアーチ
状である。このガイドフレーム１５は、図４及び図５に
その一部が拡大して示されるように前後に平行に配置さ
れた２本のＨ形のアーチ状フレーム部材１５ａ、１５ｂ
を外周側と内周側に配置したプレート１５ｃ、１５ｄで
連結固定することで形成されている。

【００３６】このガイドフレーム１５には、２台の移動
台車１６がこのガイドフレーム１５をレールとして移動
し得るように取り付けられている。各移動台車１６の構
成は同じであるので、その１つについて詳細に説明する
と、この移動台車１６は、プレート１５ｃ上に位置する
架台１６ａと、その両側部からガイドフレーム１５の前
後面に沿って垂下したフランジ１６ｂと、回転軸がこれ
ら各フランジ１６ｂによりそれぞれ軸受けされて回転可
能に支持され、ガイドフレーム１５の前後に位置するＨ
形フレーム部材１５ａ、１５ｂの側部溝１５ｅ内に位置
決めされたガイドローラ１６ｃと、同様に各フランジ１
６ｂに回転可能に支持され、Ｈ形フレーム部材１５ａ、
１５ｂの側部溝１５ｅの側面部に接触するサイドローラ
１６ｄとから構成されている。

【００３７】この移動台車１６は、更に一方のフランジ
１６ｂ下端に取り付けられた油圧モータ１６ｅを備え、
この油圧モータ１６ｅから伸びる回転軸にはピニオン１
６ｆが取り付けられ、このピニオン１６ｆはガイドフレ
ーム１５を構成する内周側プレート１５ｄに取り付けら
れたラック１５ｆに噛み合っている。これにより移動台
車１６は油圧モータ１６ｅを作動させることによりガイ
ドフレーム１５に沿って自由に自走することができる。

【００３８】移動台車１６を構成している架台１６ａの
上面部両端（移動方向端部）には図４に示されるように
溝部１６ｇを内側面に形成したフランジ部１６ｈが設け
られている。この相対向するフランジ部１６ｈの溝部１
６ｇは、架台１６ａ上に後述するヨーク台１７が乗り移
る時のガイドスロットとして機能し、ヨーク台１７を構
成する支持板１７ａの両側部が挿入する。

【００３９】このヨーク台１７は、その支持板１７ａ上
に削孔機１８を直接乗せて固定支持するもので、支持板
１７ａにはそのための適宜の取付板１７ｂが設けられ、
削孔機１８はこれら支持板１７ａや取付板１７ｂ等を利
用して適宜の手段で固定される（図２）。勿論、その固
定は着脱可能なものであってもよい。なお、図４及び図
５においては、ヨーク台１７に取り付けられる削孔機は
省略されている。

【００４０】他方、上段フレーム１１ａの最上部には、
図１及び図２に示されるように中央部とその両側に３台
の引込み台車１９、２０、２１がスライド可能に配置さ
れている。上段フレーム１１ａの中央部に配置された引
込み台車１９は、吹付け機２２を乗せて上段フレーム１
１ａ後方の退避位置へ移動させるもので、他の２台の引
込み台車２０、２１は、それぞれ前述した２台の削孔機
１８を乗せて上段フレーム１１ａ後方の退避位置へ移動
させるものである。

【００４１】削孔機１８を乗せるそれぞれの引込み台車
２０、２１は、同一であるのでその１つの台車２０につ
いて説明する。引込み台車２０は、上段フレーム１１ａ
に固定された２本のガイドレール２３ａ、２３ｂに摺動
可能に載置され、引込み台車２０に搭載された油圧モー
タ２４及びこの回転力を引込み台車２０の車輪などに伝
達するためのチェーン２５によってこのガイドレール２
３ａ、２３ｂ上をスライドする。

【００４２】引込み台車２０上には、その前端部に削孔
機１８を乗せる受け台２６が取り付けられ、この受け台
２６の上部は、ガイドフレーム１５を摺動する移動台車
１６の架台１６ａ上面と全く同様に構成されている。従
って、引込み台車２０が、移動台車１６に隣接され、受
け台２６の上面と移動台車１６における架台１６ａの上
面とがほぼ同一平面になるように位置決めされた時に
は、削孔機１８を取り付けたヨーク台１７がスライドし
て両者を自由に行き来することができる。

【００４３】引込み台車２０には、ヨーク台１７を前後
に移動させるための油圧シリンダ装置２７が台座２８を
介して取り付けられている。この油圧シリンダ装置２７
におけるピストンロッド２７ａによってヨーク台１７を
スライドさせる構成としては、図５に示されるようにヨ
ーク台１７の後部には、後方へ向かって開放したコ字形
の連結箱２９が取り付けられている。

【００４４】この連結箱２９は、油圧シリンダ装置２７
のピストンロッド２７ａの先端部が開放部から内方へ進
入し得る位置に取り付けられている。そして、その連結
箱２９の上部には、更にロック用油圧シリンダ３０が取
り付けられ、そのピストンロッド３０ａは連結箱２９内
に進入して油圧シリンダ装置２７におけるピストンロッ
ド２７ａの中心軸線を横断する方向に伸長している。

【００４５】これにより削孔機１８が取り付けられたヨ
ーク台１７を移動させる際には、引込み台車２０に設け
られた油圧シリンダ装置２７を作動させてそのピストン
ロッド２７ａ先端部をヨーク台１７に取り付けられた連
結箱２９内に進入させ、その後ロック用油圧シリンダ３
０を作動させてそのピストンロッド３０ａ端部を油圧シ
リンダ装置２７のピストンロッド２７ａに当接させて相
互の係合を図る。

【００４６】その結果、油圧シリンダ装置２７のピスト
ンロッド２７ａとヨーク台１７とは堅固に連結すること
になる。従って、その後はこのピストンロッド２７ａの
伸縮動作によってヨーク台１７は前後に自由に移動でき
る。なお、ヨーク台１７を移動台車１６へ搭載後、ロッ
ク用油圧シリンダ３０を解除すれば、ピストンロッド３
０ａはヨーク台車１７より切り離され、移動台車１６は
自由にガイドフレーム１５を摺動可能となる。

【００４７】また、この引込み台車２０には作動油タン
ク３１が載置されている。この作動油タンク３１は、こ
の引込み台車２０を自走させるための油圧モータ２４や
ヨーク台１７を移動させるための油圧シリンダ装置２７
に作動油を循環供給するために設置されている。

【００４８】ところで、ヨーク台１７に取り付けられた
削孔機１８は、不使用時には引込み台車２０、２１の受
け台２６に乗せられ、且つこの引込み台車２０、２１は
台車本体１１の後方退避位置に移動させられている。そ
して、使用時に、引込み台車２０、２１を前方へ移動し
て受け台２６がガイドフレーム１５上の移動台車１６に
当接する程度まで近づけ、ヨーク台１７を油圧シリンダ
装置２７のピストンロッド２７ａによって押し出すよう
にして移動台車１６の架台１６ａ上に乗り移らせる。

【００４９】そのためには、既に説明したように削孔機
１８の乗り移り動作位置において移動台車１６の架台１
６ａと引込み台車２０、２１の受け台２６（正確にはヨ
ーク台１７の支持板１７ａの側縁部が出入りするそれぞ
れ両サイドフランジ部の溝部）とが同一の平面上に位置
しなければならない。

【００５０】しかし、図３から明らかなようにガイドフ
レーム１５はアーチ状であるため中央部以外の位置では
移動台車１６はその架台１６ａが傾斜する。そのため、
図３及び図６に示されるように、削孔機１８を乗り移ら
せるための設定された停止位置に移動台車１６がある時
のその架台１６ａの傾き及び高さに合わせるように、引
込み台車２０、２１に設けられた受け台２６及び台座２
８の各上面の傾き及び高さが設計されている。

【００５１】次に、前述した２台の削孔機用引込み台車
２０、２１の間に配置された吹付け機２２用の引込み台
車１９は、基本的には引込み台車２０、２１と全く同様
で、両サイドに設置されたガイドレール３２ａ、３２ｂ
に摺動可能に載置され、その上部には前端部に受け台３
３、中央部に油圧シリンダ装置３４、後部に油圧モータ
３５、そして作動油タンク３６が設置されている。

【００５２】ただ、この引込み台車１９は前述したよう
にフレーム本体１１における上段フレーム１１ａの中央
部に位置することから、ガイドフレーム１５の移動台車
１６への乗り移り位置における当該移動台車１６の架台
１６ａはほぼ水平である。従って、引込み台車１９に設
置された受け台３３や油圧シリンダ装置３４のための台
座３７の各上面もこれに合わせてほぼ水平に設計されて
いる。

【００５３】そして、この吹付け機２２も削孔機１８と
同様に同一形状の別のヨーク台１７に固定されて支持さ
れている。従って、この吹付け機２２は、削孔機１８が
降ろされた移動台車１６に乗り移ることができる。削孔
機１８及び吹付け機２２を固定支持しているすべてのヨ
ーク台１７には、このヨーク台１７が移動台車１６の架
台１６ａに乗り移った時、並びに引込み台車１９、２
０、２１の受け台２６に乗り移った時不用意な脱落を生
じないようにロック用油圧シリンダ３８が取り付けられ
ている。

【００５４】このロック用油圧シリンダ３８は、図５に
明瞭に示されるようにそのピストンロッド３８ａが支持
板１７ａを貫通して下方向へ伸長し得るようにヨーク台
１７の支持板１７ａ上に倒立して取り付けられている。
一方、移動台車１６の架台１６ａ及び引込み台車１９、
２０、２１の各受け台２６の上面には、ヨーク台１７が
それぞれに乗り移った時の所定静止位置においてロック
用油圧シリンダ３８のシリンダロッド３８ａが伸長する
軸線上に当該ロッド３８ａ先端部が嵌入する係止穴が設
けられている。

【００５５】これにより、ヨーク台１７が移動台車１６
の架台１６ａ又は引込み台車１９、２０、２１の受け台
２６に選択的に乗り移り、所定の静止位置でこのロック
用油圧シリンダ３８を作動させて、ピストンロッド３８
ａを伸長させ、その先端部をそれぞれの係止穴に嵌入す
ることで、ヨーク台１７はその乗り移り先の移動台車１
７又は受け台２６に固定されることになる。

【００５６】なお、前述した削孔機１８及び吹付け機２
２それ自体は公知のもので、削孔機１８についてはドリ
フターとガイドセルから構成されている。また、吹付け
機２２は、吹付けノズル２２ａ、ノズル伸縮ジャッキ２
２ｂ、及びノズル方向操作レバー２２ｃ等を備えてい
る。

【００５７】このように構成された本実施例のトンネル
構築装置１０の動作は、後に詳細に説明するが、概略的
にはフレーム本体１１における上段フレーム１１ａの前
部に設けられたアーチ状のガイドフレーム１５の移動台
車１６に引込み台車２０、２１から乗り移った削孔機１
８が図１０に示される切羽の上半部Ａについてトンネル
掘削予定線のやや内側に多数の削孔を所定間隔で形成す
ることと支保工となる放射状ロックボルト用孔とを形成
する。

【００５８】そして、図１０に示される切羽の下半部Ｂ
については、そのトンネル構築予定線のやや内側に多数
の削孔を所定間隔で形成する専用の削孔機４０が、上段
フレーム１１ａにおける下部に設置されている。この削
孔機４０は全体が移動したりすることはないが、削孔機
４０の有する７つの多関節機構を駆使して上下方向に多
数の削孔を形成する。

【００５９】また、この実施例のトンネル構築装置１０
において、上段フレーム１１ａの高さ方向中間部両サイ
ドには作業ケージ４１がガイドレール４２ａ、４２ｂに
スライド可能に設置された台車４３に支持され、切羽側
への資材の運搬或いは作業員が乗り込んでのトンネル掘
進諸作業及び掘削面の点検等を行うことができるように
されている。なお、門型のフレーム本体１１における内
側空間部は、従来と同様にローダやダンプカーのための
通路及び作業スペースとして活用する。

【００６０】なお、このトンネル構築装置１０におい
て、上段フレーム１１ａの前端側や後端側には削孔機１
８や吹付け機２２がガイドフレーム１５の移動台車１６
に乗って動作している時及びこれらの機械が引込み台車
１９、２０、２１に乗せられて上段フレーム１１ａの後
方位置にある時に大きな荷重が作用する。そのため、油
圧ジャッキ装置１４はこれを作動した時に上段フレーム
１１ａに対して大きな曲げが作用しないように上段フレ
ーム１１ａの前部と後部にある柱４６、４７の直下の位
置に取り付けておくことが望ましい。

【００６１】次に、前述した実施例に係るトンネル構築
装置１０の動作について詳細に説明する。最初に、地山
が良好な場合にはベンチ長Ｌを３〜４ｍとして掘進する
ために上段フレーム１１ａを図１に示されるように下段
フレーム１１ｄの上段ベースフレーム１１ｅ上を後方へ
移動させた位置に設定する。

【００６２】その際には前述したように上段ベースフレ
ーム１１ｂと下段ベースフレーム１１ｅとを締結してい
るボルトナットを外し、上段フレーム１１ａを前述した
ように所望のベンチ長に設定した後に、その状態で整合
している穴を利用して再び両者をボルトナットで締結す
る。

【００６３】このような状態にある本トンネル構築装置
１０において、受け台２６に削孔機１８が乗せられ且つ
フレーム本体１１における上段フレーム１１ａの後方位
置に退避させられていた２台の引込み台車２０、２１が
油圧モータ２４の作動によって前進し、ガイドフレーム
１５の設定位置に予め停止されている２台の移動台車１
６に接近する。

【００６４】この時、ヨーク台１７はその支持板１７ａ
に取り付けられたロック用の電磁シリンダ装置３８が作
動した状態にあって、受け台２６に係止されているため
これを解除して移動可能な状態とする。そして、油圧シ
リンダ装置２７のピストンロッド２７ａは、前段階で削
孔機１８を担持しているヨーク台１７を移動台車１６か
ら降ろす際に既にヨーク台１７の連結箱２９内に進入し
て、連結箱２９に取り付けられたロック用油圧シリンダ
３０のピストンロッド３０ａとの係止が図られているこ
とから、この油圧シリンダ装置２７を作動させてピスト
ンロッド２７ａを更に伸長し、ヨーク台１７を受け台２
６から押し出して移動台車１６の架台１６ａに乗り移ら
せる。

【００６５】次いで、ヨーク台１７のロック用油圧シリ
ンダ３８が作動してこのヨーク台１７を移動台車１６に
固定し、続いて他のロック用油圧シリンダ３０の作動が
解除され、これにより油圧シリンダ装置２７のピストン
ロッド２７ａとの係止が解かれ、ピストンロッド２７ａ
はシリンダ内に引き込まれる。その結果、削孔機１８を
保持したヨーク台１７は、引込み台車２０、２１との接
続関係が完全に断ち切られ、移動台車１６に依存して動
くことになる。

【００６６】そして、この移動台車１６は油圧モータ１
６ｅの作動によってガイドフレーム１５に沿って移動
し、その間に移動台車１６に支持された削孔機１８によ
りトンネル掘削予定線に沿い且つ所定の間隔をあけて多
数の削孔を切羽に形成する。そして、その後各削孔に爆
薬を装薬して爆破させ、常法に従ってずり出しを行う。
削孔への装薬からずり出しまでの間の適当な時期に移動
台車１６は引込み台車２０、２１への乗り移り位置へ戻
される。

【００６７】その後、移動台車１６に乗っている削孔機
１８は、前述の乗り移し順序とは逆の手順で引込み台車
２０、２１の受け台２６上に戻され、削孔機１８を受け
取った各引込み台車２０、２１は自走して台車本体１１
後方の退避位置へ戻される。次ぎに、空になった２台の
移動台車１６のいずれか一方が、ガイドフレーム１５の
中央最頂部に移動し、ここで吹付け機２２を乗せるべく
待機する。

【００６８】吹付け機２２を受け台２６に乗せた引込み
台車１９は、台車本体１１後方の退避位置にある。従っ
て、吹付け機２２の使用段階となった時、この引込み台
車１９は自走して台車本体１１前方へ移動し、受け台２
６を移動台車１６に接近させる。これ以後の吹付け機２
２の移動台車１６への乗り移りは前述した削孔機１８の
場合と全く同じであるのでその説明を省略する。

【００６９】移動台車１６に乗り移った吹付け機２２
は、移動台車１６の動きと共にコンクリート等を吹き付
けノズル２２ａから噴出させて掘削トンネル内面に吹き
付けるなどして一次覆工をする。この一次覆工が終了す
ると、吹付け機２２は再び移動台車１６から引込み台車
１９に戻され、これに代えて削孔機１８を引込み台車２
０、２１から各移動台車１６に乗り移して最初の工程に
戻る。

【００７０】なお、図１及び図２に参照符号４４で示さ
れる装置は、フレーム本体１１における上段フレーム１
１ａ後方部に設置された支保工吊上げクレーンであり、
このクレーン４３によって吊り上げられた支保工４５は
前述したように作業ケージ４２で切羽側へ運搬され、且
つこの作業ケージ４２に乗った作業員によって組立てら
れる。また、削孔への爆薬の装薬又はロックボルトの建
込などもこの作業ケージ４２に乗った作業員によって施
工される。

【００７１】さて、前述した本実施例のトンネル構築機
１０によるトンネル掘進中に多少軟弱な地山に遭遇した
場合には、図７に示されるようにフレーム本体１１にお
ける下段フレーム１１ｄをレール１２に対して移動させ
ずに上段フレーム１１ａを下段フレーム１１ｄに対して
スライドさせ、ベンチ長Ｌを６〜７ｍに拡大させる。

【００７２】この移動手段としては、例えば上段フレー
ム１１ａの前端にチェーンブロック又はレバーブロック
（図示せず）等を設置しておき、このチェーンブロック
から引き出した牽引ワイヤーの先端を切羽に固定したア
ンカーボルトのような固定具に結んで当該チェーンブロ
ックを動作させれば上段ベースフレーム１１ｂは下段ベ
ースフレーム１１ｅ上をゆっくり滑りながら前進移動す
ることになる。

【００７３】なお、上段フレーム１１ａを下段フレーム
１１ｄに対して移動させる時には、前述したように上段
ベースフレーム１１ｂと下段ベースフレーム１１ｅとを
締結しているボルト及びナットを外して行うことは勿論
のこと、下段ベースフレーム１１ｅに設備されているフ
レーム本体用台車１３の車輪１３ａを制動装置によって
回転できないようにしておくが必要である。なお、上段
フレーム１１ａを所定位置まで移動させた後には再びこ
のボルト及びナットを用いて両者を連結する。

【００７４】これにより、上段フレーム１１ａの前端に
取り付けられたガイドフレーム１５の移動台車１６に支
持された削孔機１８や吹付け機２２等が下段フレーム１
１ｄに対してより前方位置に存して作業を行うこととな
り、この結果軟弱な地山に対してもベンチ長を長くして
前述したトンネル構築作業を行うことができる。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のトンネル
構築装置によれば、フレーム本体を上下に分割して、上
段フレームが下段フレームに対してスライド可能に組に
付けたことにより、軟弱な地山に遭遇した時にでも上段
フレームを下段フレーム上でスライドさせて切羽側へ移
動することでベンチ長を長くとって掘進させることがで
き、これにより安定してトンネルの構築を行うことがで
きる。

【００７６】また、本発明のトンネル構築装置によれ
ば、フレーム本体を上下に分割して、上段フレームが下
段フレームに対してスライド可能に組に付けられ、更に
フレーム本体の前方に設置したトンネル外周形状に相似
する形状のガイドフレームの移動台車にトンネル外周部
削孔専用の削孔機を乗せて移動させながら、換言すれば
トンネル外周形状に沿って移動しながら削孔作業をさせ
るようにされているため、軟弱な地山に遭遇した時にで
も上段フレームを下段ベースフレーム上でスライドさせ
て切羽側へ移動することでベンチ長を長くとって掘進さ
せることができ、しかも併せて少なくとも削孔時の削孔
機の前後摺動位置調整とロッド方向の調整の僅か２つの
要素の調整で済むため削孔作業が非常に効率的になり、
削孔精度の向上を図ることができ、また、ガイドフレー
ムを移動する移動台車を利用して吹付け機もトンネル外
周に沿って移動できるので能率が良く且つ正確な吹き付
け作業を行うことができ、更にこの吹き付け作業におい
て従来生じることがあったはね返りの低減を図ることも
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るトンネル構築装置を示
す側面図である。

【図２】図１に示されるトンネル構築装置の平面図であ
る。

【図３】図１に示されるトンネル構築装置を切羽側から
見た正面図である。

【図４】図１に示されるトンネル構築装置を構成するガ
イドフレームに摺動可能に取り付けられた移動台車を示
す正面図である。

【図５】図４のＡ−Ａに沿って得た移動台車の断面図で
ある。

【図６】図１に示されるトンネル構築装置においてガイ
ドフレームを取り除いた台車本体の前端部を示す正面図
である。

【図７】図１に示されるトンネル構築装置において軟弱
地山に対応すべく上段のベースフレームを下段ベースフ
レームに対して前方へスライドさせてベンチ長を長くと
って掘進する状態を示す側面図である。

【図８】従来のガントリージャンボー即ちトンネル構築
装置を概略的に示す側面図である。

【図９】図８に示される従来のトンネル構築装置の正面
図である。

【図１０】掘削トンネルの切羽を概略的に示す正面図で
ある。

【符号の説明】

１０ トンネル構築装置 １１ フレーム本体 １１ａ 上段フレーム １１ｂ 上段ベースフレーム １１ｃ 外れ止め用フランジ １１ｄ 下段フレーム １１ｅ 下段ベースフレーム １２ レール １３ フレーム本体用台車 １３ａ 車輪 １４ 油圧ジャッキ装置 １５ ガイドフレーム １５ａ フレーム部材 １５ｂ フレーム部材 １５ｃ 外周側プレート １５ｄ 内周側プレート １５ｅ 側部溝 １５ｆ ラック １６ 移動台車 １６ａ 架台 １６ｂ フランジ １６ｃ ガイドローラ １６ｄ サイドローラ １６ｅ 油圧モータ １６ｆ ピニオン １６ｇ 溝部 １６ｈ フランジ部 １７ ヨーク台 １７ａ 支持板 １７ｂ 取付板 １８ 削孔機 １９ 引込み台車 ２０ 引込み台車 ２１ 引込み台車 ２２ 吹付け機 ２２ａ 吹付けノズル ２２ｂ ノズル伸縮ジャッキ ２２ｃ ノズル方向操作レバー ２３ａ ガイドレール ２３ｂ ガイドレール ２４ 油圧モータ ２５ チェーン ２６ 受け台 ２７ 油圧シリンダ装置 ２７ａ ピストンロッド ２８ 台座 ２９ 連結箱 ３０ ロック用油圧シリンダ ３０ａ ピストンロッド ３１ 作動油タンク ３２ａ ガイドレール ３２ｂ ガイドレール ３３ 受け台 ３４ 油圧シリンダ装置 ３５ 油圧モータ ３６ 作動油タンク ３７ 台座 ３８ ロック用油圧シリンダ ３８ａ ピストンロッド ４０ 削孔機 ４１ 作業ケージ ４２ａ ガイドレール ４２ｂ ガイドレール ４３ 台車 ４４ 支保工吊上げクレーン ４５ 支保工

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下に分割され、上段フレームが下段フ
   レームに対してスライド可能に組に付けられて構成され
   たフレーム本体と、前記下段フレームに取り付けられ、
   トンネルに布設されるレール上を移動し得るフレーム本
   体用台車と、前記上段フレーム上に装備された少なくと
   も削孔機とを含み、軟弱な地山に遭遇した時に前記上段
   フレームを下段フレーム上でスライドさせて切羽側へ移
   動し、ベンチ長を長くとってトンネルの構築を行うこと
   を特徴とするトンネル構築装置。
2. 【請求項２】 上下に分割され、上段フレームが下段フ
   レームに対してスライド可能に組に付けられて構成され
   たフレーム本体と、前記下段フレームに取り付けられ、
   トンネルに布設されるレール上を移動し得るフレーム本
   体用台車と、前記上段フレームの最前部に取り付けられ
   且つトンネル外周形状に相似する形状のガイドフレーム
   と、このガイドフレームに移動可能に配置された移動台
   車と、前記上段フレームに装架され、前記移動台車に乗
   り移り可能な少なくとも１台の削孔機及び少なくとも１
   台の吹付け機とを含み、前記削孔機及び前記吹付け機が
   それぞれ前記上段フレームにスライド可能に装架された
   引込み台車に乗せられ、前記削孔機及び前記吹付け機を
   必要に応じて選択的に前記上段フレーム上の引込み台車
   から前記移動台車に乗り移らせて稼働させると共に軟弱
   な地山に遭遇した時に前記上段フレームを下段フレーム
   上でスライドさせて切羽側へ移動し、ベンチ長を長くと
   ってトンネルの構築を行うことを特徴とするトンネル構
   築装置。