JPH07331992A - 反力装置を用いたトンネルボーリングマシンの推進方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地山が堅固な場合は高速掘進が可能で、地山
が軟弱な場合でも必要な推力を得る。 【構成】 ＴＢＭマシン（１）の後方にセグメント状拡
縮式反力装置（５）を接続し、その反力装置（５）を拡
張し地山をグリップして推進反力を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反力装置を用いたトン
ネルボーリングマシン（以下単にＴＢＭマシンという）
の推進方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】岩盤を対象とした従来の全断面トンネル
掘削機いわゆるＴＢＭマシン掘削機を図７２について説
明する。

【０００３】この掘削機２０には、カッタディスク２
１、サイドスクレーパ２２、送泥用のジェットポンプ２
３が設けられている。また、方向制御ジャッキ２４、ス
ラストジャッキ２５、ローリングジャッキ２６及びシー
ルドジャッキ２７が設けられている。そして、機体外周
の前部及び後部には、それぞれ複数のフロントグリッパ
２８及びメイングリッパ２９が円周上に設けられてい
る。

【０００４】このように構成され、通常、メイングリッ
パ２９をトンネル坑壁に押し付け、坑壁との摩擦力を推
進反力として掘進し、スラストジャッキ２５のストロー
ク分掘進した後、フロントグリッパ２８をトンネル坑壁
に押し付け、メイングリッパ２９を縮めた後、スラスト
ジャッキ２５を縮めてＴＢＭマシン本体２を前進させ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のように坑壁にグ
リッパを押し付けて推進反力をとる従来の方法は、地山
が堅固な場合は、簡便で高速掘進が可能で、しかも支保
は必要最小限でよく経済的でもある。しかし一旦断層体
など軟弱地層部に遭遇すると、機体が締め付けられるな
どのため、より一層の推進力が必要となるにもかかわら
ず、地層が軟弱であるため十分な反力が得られず推進不
能になる。

【０００６】このため、地山が軟弱になった場合は、セ
グメントを設置し、これを反力にする方法もある。しか
し、この方法はグリッパでは推進反力が不足であると判
断した時に急遽セグメントに替えなければならない為、
充分な反力をとるには多数のセグメントを設置しなけれ
ばならず、これは大変困難な作業で事実上不可能であ
る。

【０００７】これに対し地山が堅固な状態でも構わずに
セグメントを設置し、軟弱地層に常時対応できるように
する方法もあるが、これは掘進速度を鈍らせることや材
料費がかさむなど工期上も経済上も著しく不利である。

【０００８】本発明は、地山が堅固な場合は高速掘進が
可能で、地山が軟弱な場合でも必要な推進反力を得るこ
とができる反力装置を用いたＴＢＭ推進方法及びその装
置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、トンネ
ルボーリングマシン本体の後方に既設埋め殺し用セグメ
ントを介して拡縮式反力装置を配置し、健岩部では前記
反力装置で推進反力をとり、風化地層部では前記反力装
置で推進反力をとって後方で支保工巻きを行い、軟弱地
盤部では前記反力装置を拡張し地山をグリップした状態
で後方に置き去りにして前記反力装置及び埋め殺しセグ
メントで推進反力をとり、健岩部や風化地層部から軟弱
地盤部へ地層が変化した場合は、拡張した状態で地山を
グリップし後方に置き去りにする前記反力装置で初期の
推進反力を得、その後、徐々に埋め殺しセグメントで推
進反力を確保していくことを特徴としている。

【００１０】本発明の装置は、カッタディスク、推進ジ
ャッキ、掘削ずり搬出コンベア等を備えたトンネルボー
リングマシンと、複列、複数の円弧状板とこれら円弧状
板を円周方向に相互に連結する油圧ジャッキとを備えた
セグメント状拡縮式反力装置と、該反力装置と前記ＴＢ
Ｍマシンとを選択的に連結する引込みジャッキとを設け
ている。

【００１１】

【作用】本発明において、健岩部では、無支保掘進が出
来、経済的な高速掘進が出来る。

【００１２】風化地層部では、掘進と同時平行作業で支
保工巻き作業が出来るので、高速掘進が維持出来る。

【００１３】軟弱地層部では、埋め殺しセグメントで覆
工作業を行うので、充分な数の埋め殺しセグメントで、
必要な推進反力が確保出来る。

【００１４】健岩部や風化地層部から、急に軟弱地層部
に変った場合、セグメント状拡縮式反力装置を拡張した
状態で縮まない様に処置し、地山とのグリップ力を確保
した状態でトンネルボーリングマシン本体と切り離す事
が出来るので、大きな段取り変えも無く、速かに埋め殺
しセグメントによる反力確保に移行することができる。

【００１５】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００１６】図１及び図２において、本発明の装置は、
それぞれ全体を符号１及び５で示すＴＢＭマシン及びセ
グメント状拡縮式反力装置から構成されている。

【００１７】そのＴＢＭマシン１は、筒状のＴＢＭマシ
ン本体２の前部にカッタディスク３が設けられ、その背
後にずりを搬出する掘削ずり搬出用ベルトコンベア４が
設けられている。

【００１８】また、反力装置５には、複リング（図示の
例では３リング）、複数（図示の例では３個）の円弧状
板６が設けられ、円周方向に相互に油圧ジャッキ７で連
結され、これら油圧ジャッキ７の伸縮により半径方向に
拡縮されるようになっている。

【００１９】そして両者１、５は、引込みジャッキ８で
連結されている。なお、図中の符号９は推進ジャッキで
ある。

【００２０】次に掘進の態様を説明する。

【００２１】ケース１ 健岩部（硬岩部）掘削時の推進
手順 健岩部Ａは、図３ないし図８に示す手順で無支保で、地
山に推進反力を取って進める。なお、図中の符号１１は
既製の埋め殺しセグメントをスペーサとして使用してい
る状況である。

【００２２】１） 反力装置５を引込みジャッキ８でＴ
ＢＭマシン１側に引寄せる（図３）。

【００２３】２） 油圧ジャッキ７を伸長して円弧状板
６を拡径し、反力装置５を拡張して地山をグリップする
（図４）。

【００２４】３） 推進ジャッキ９を伸長しながら、ジ
ャッキ９のストロークエンドまで推進する（図５）。

【００２５】４） 推進ジャッキ９を収縮する（図
６）。

【００２６】５） 反力装置５を縮める（図７）。

【００２７】６） ＴＢＭマシン１の本体２に反力をと
り引込みジャッキ８を収縮して反力装置５をＴＢＭマシ
ン１側に引寄せる（図８）。

【００２８】７） 以降図４ないし図８の手順で繰り返
す。

【００２９】ケース２ 風化地層部（崩壊性地層部）掘
削時の推進手順 風化地層部Ｂは、図９ないし図１５に示す手順を、支保
工１０を平行施工しながら、地山に推進反力を取って掘
進する。

【００３０】１） 反力装置５をＴＢＭマシン１側に引
寄せる（図９）。

【００３１】２） 反力装置５を拡張し地山をグリップ
する（図１０）。

【００３２】３） 推進ジャッキ９を伸ばしながら、ジ
ャッキ９のストロークエンドまで推進する（図１１）。

【００３３】４） 推進ジャッキ９を縮める（図１
２）。

【００３４】５） 反力装置５を縮小する（図１３）。

【００３５】６） ＴＢＭマシンの本体２に反力にとっ
て反力装置５をＴＢＭマシン１側に引き寄せる（図１
４）。

【００３６】７） 以降図１０から図１４に示す手順を
繰り返す。

【００３７】８） 上記掘進とは同時平行作業で、反力
装置５の後方で支保工巻き１０を施工し、地山の崩壊を
防止する（図１５）。

【００３８】ケース３ 軟弱地層部掘削時の推進手順 軟弱地層部Ｃは、図１６ないし図１９に示す手順で埋め
殺しセグメント１３を施工し埋め殺しセグメントに推進
反力を取って掘進する。

【００３９】１） 推進ジャッキ９を縮める（図１
６）。

【００４０】２） 既設埋め殺しセグメント１１と推進
ジャッキ９との間に、新たな埋め殺しセグメント１３を
セグメントエレクタ装置１２で１リング分組み込む（図
１７）。

【００４１】３） 推進ジャッキ９を伸ばしながら、ジ
ャッキ９のストロークエンドまで推進する（図１８）。

【００４２】４） 推進ジャッキ９を縮める（図１
９）。

【００４３】５） 上記図１６から図１９に示す手順を
繰り返す。

【００４４】ケース４ 健岩部Ａから軟弱地層部Ｃへの
推進移行手順 拡張した状態で、地山とのグリップ力を保持している反
力装置５で推進反力を確保しながら、無支保推進からセ
グメント覆工へ移行する。

【００４５】推進反力の移行は図２０から図２５に示す
手順で行う。

【００４６】１） 反力装置５が拡張した状態で縮まな
い様に処置し、引込みジャッキ８を撤去してＴＢＭマシ
ン本体２と切り離す（図２０）。

【００４７】２） 推進ジャッキ９を縮める（図２
１）。

【００４８】３） 推進ジャッキ９と使い捨てセグメン
ト１４との間に、埋め殺しセグメント１３をセグメント
エレクタ装置１２で１リング分組み込む（図２２）。

【００４９】４） 埋め殺しセグメント１３を間に挟
み、拡張した状態で地山をグリップしている既設の反力
装置５を反力にとって、推進ジャッキ９を伸ばしなが
ら、ジャッキ９のストロークエンドまで推進する（図２
３）。

【００５０】５） 推進ジャッキ９を縮める（図２
４）。

【００５１】６） 以降、上記図２２から図２４に示す
手順を繰り返す（図２５）。

【００５２】ケース５ 軟弱地層部Ｃから健岩部Ａ（硬
岩部）への推進移行手順 既設埋め殺しセグメントで推進反力を確保しながら、セ
グメント覆工から無支保掘進へ移行する。

【００５３】推進反力の移行は図２６ないし図３７に示
す手順で行う。

【００５４】１） 埋め殺しセグメント１３の後方（坑
口側）に置き去りにしている反力装置５を縮小する（図
２６）。

【００５５】２） 推進ジャッキ９を縮める（図２
７）。

【００５６】３） 推進ジャッキ９と埋め殺しセグメン
ト１３との間に、置き去りにしていた拡縮式反力装置５
の１リング分５ａを分解移動して、前方に組み込む（図
２８）。

【００５７】４） 反力装置の１リング分５ａを間に挟
み、既設の埋め殺しセグメント１３を反力に取って、推
進ジャッキ９を伸ばしながら、ジャッキ９のストローク
エンドまで推進する（図２９）。

【００５８】５） 推進ジャッキ９を縮める（図３
０）。

【００５９】６） 以後、上記図２８から図３０までの
手順を繰り返し、所定数のセグメント状拡縮式反力装置
を組み込む（図３１）。

【００６０】７） 推進ジャッキ９（シールドジャッ
キ）と移設した反力装置５との間に使い捨てセグメント
１４を２リング分スペーサとして組み込む（図３２）。

【００６１】８） 反力装置５を引込みジャッキ８によ
りＴＢＭマシン１に接続する（図３３）。

【００６２】９） 推進ジャッキ９を伸ばしながら、ジ
ャッキ９のストロークエンドまで推進する（図３４）。

【００６３】１０） 推進ジャッキ９を縮める（図３
５）。

【００６４】１１） 反力装置５を縮小し、ＴＢＭマシ
ン本体２を反力にとって反力装置５をＴＢＭマシン１側
に引寄せる（図３６）。

【００６５】１２） 反力装置５を拡張し地山をグリッ
プする（図３７）。

【００６６】１３） 以後、健岩部Ａの掘削と同じ。

【００６７】ケース６ 軟弱地層部Ｃから風化地層部Ｂ
（崩壊性地層部）への推進移行手順 既設埋め殺しセグメント１３で推進反力を確保しなが
ら、セグメント覆工から支保工巻き推進へ移行する。

【００６８】推進反力の移行は図３８ないし図４９に示
す手順で行う。

【００６９】１） 埋め殺しセグメント１３の後方（坑
口側）に置き去りにしている反力装置５を縮小する（図
３８）。

【００７０】２） 推進ジャッキ９を縮める（図３
９）。

【００７１】３） 推進ジャッキ９と埋め殺しセグメン
ト１３との間に、置き去りにしていた反力装置５の１リ
ング分５ａを分解移動して、前方に組み込む。

【００７２】この後、坑口側の反力装置１リング分５ａ
の撤去跡に支保工１０を１基分延伸する（図４０）。

【００７３】４） 反力装置の１リング分５ａを間に挟
み、既設の埋め殺しセグメント１３を反力にとって、推
進ジャッキ９を伸ばしながら、ジャッキ９のストローク
エンドまで推進する（図４１）。

【００７４】５） 推進ジャッキ９を縮める（図４
２）。

【００７５】６） 以後、上記図３９から図４２に示す
手順を繰り返し、所定数の反力装置５を組み込む（図４
３）。

【００７６】なお、この後、坑口側の反力装置の１リン
グ分５ａの撤去跡に、毎回支保工１０を１基分づつ延伸
する。

【００７７】７） 推進ジャッキ９と反力装置５との間
に使い捨てセグメント１４を２リング分スペーサとして
組み込む（図４４）。

【００７８】８） 反力装置５の拡縮用油圧ホースと引
込みジャッキ８を反力装置とＴＢＭマシン１に接続する
（図４５）。

【００７９】９） 推進ジャッキ９を伸ばしながら、ジ
ャッキ９のストロークエンドまで推進する（図４６）。

【００８０】１０） 推進ジャッキ９を縮める（図４
７）。

【００８１】１１） 反力装置５を縮小し、ＴＢＭマシ
ン本体２を反力にとって反力装置５をＴＢＭマシン１側
に引寄せる（図４８）。

【００８２】１２） 反力装置５を拡張し地山をグリッ
プする（図４９）。

【００８３】１３） 以後、風化地層部（崩壊性地層
部）Ｂの掘削と同じで、推進とは同時平行作業で、反力
装置５の後方で支保１０を施工する（図５０）。

【００８４】ケース７ 風化地層部（崩壊性地層部）Ｂ
から軟弱地層部Ｃへの推進移行手順 拡張した状態で、地山とのグリップ力を保持している反
力装置５で推進反力を確保しながら、支保工巻き推進か
らセグメント覆工へ移行する。

【００８５】推進反力の移行は図５１から図５６に示す
手順で行う。

【００８６】１） 反力装置５が拡張した状態で縮まな
い様に処置し、ＴＢＭマシン本体２と切り離す（図５
１）。

【００８７】２） 推進ジャッキ９を縮める（図５
２）。

【００８８】３） 推進ジャッキ９と使い捨てセグメン
ト１４との間に、埋め殺しセグメント１３をセグメント
エレクタ装置１２で１リング分組み込む（図５３）。

【００８９】４） 埋め殺しセグメント１３を間に挟
み、拡張した状態で地山をグリップしている既設の反力
装置５を反力にとって、推進ジャッキ９を伸ばしなが
ら、ジャッキ９のストロークエンドまで推進する（図５
４）。

【００９０】５） 推進ジャッキ９を縮める（図５
５）。

【００９１】６） 以後、上記図５３から図５５に示す
手順を繰り返す（図５６）。

【００９２】７） 置き去りにする反力装置５と既設の
支保工１０との間は、早い時点で支保工１０を延伸して
おく。

【００９３】ケース８ 風化地層部（崩壊性地層部）Ｂ
から健岩部（硬岩部）Ａへ推進移行手順 反力装置で推進反力を確保しながら、支保工１０巻きか
ら無支保掘進へ移行する。

【００９４】推進反力の移行は図５７から図６３に示す
手順で行う。

【００９５】１） 反力装置５をＴＢＭマシン１側に引
寄せる（図５７）。

【００９６】２） 反力装置を拡張し地山をグリップす
る（図５８）。

【００９７】３） 推進ジャッキ９を伸ばしながら、ジ
ャッキ９のストロークエンドまで推進する（図５９）。

【００９８】４） 推進ジャッキ９（シールドジャッ
キ）を縮める（図６０）。

【００９９】５） 反力装置を縮小する（図６１）。

【０１００】６） ＴＢＭ本体２を反力にとって反力装
置５をＴＢＭマシン１側に引寄せる（図６２）。

【０１０１】７） 上記を繰り返す。図５８から図６２
に示す手順を繰り返す。

【０１０２】ケース９ 健岩部（硬岩部）Ａから風化地
層部（崩壊性地層部）Ｂへの推進移行手順 反力装置５で推進反力を確保しながら、無支保から支保
工巻き掘進へ移行する。

【０１０３】推進反力の移行は下記の手順で行う。図６
４から図７０に示す手順で行う。

【０１０４】１） 反力装置をＴＢＭマシン１側に引寄
せる（図６４）。

【０１０５】２） 反力装置５を拡張し地山をグリップ
する（図６５）。

【０１０６】３） 推進ジャッキ９を伸ばしながら、ジ
ャッキ９のストロークエンドまで推進する（図６６）。

【０１０７】４） 推進ジャッキ９を縮める（図６
７）。

【０１０８】５） 反力装置を縮小する（図６８）。

【０１０９】６） ＴＢＭマシン本体２を反力にとって
反力装置５をＴＢＭマシン１側に引寄せる（図６９）。

【０１１０】この後、反力装置の後方で、支保工１０の
建て込みを開始する。

【０１１１】７） 上記図６５から図６９に示す手順を
繰り返す。

【０１１２】８） 上記推進とは同時平行作業で、反力
装置５の後方で支保工１０巻きを行う（図７０）。

【０１１３】以上の９ケースの相互関係を図示すると、
図７１に示すようになる。

【０１１４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【０１１５】１． 地山が堅固な場合でも軟弱な場合で
も確実な推進反力が得られ、迅速かつ安定した掘進が期
待できる。

【０１１６】２． 地山の状況に応じた任意の支保方法
を随時簡単に選択でき、安全かつ経済的である。（支保
の変更が容易） ３． セグメントによる支保の場合を除き、推進中に支
保が出来るので高速施工が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施例を示す側断面図。

【図２】図１のセグメント拡縮式反力装置の正面図。

【図３】健岩部掘削時の推進手順の第１ステップを示す
側断面図。

【図４】第２ステップを示す側断面図。

【図５】第３ステップを示す側断面図。

【図６】第４ステップを示す側断面図。

【図７】第５ステップを示す側断面図。

【図８】第６ステップを示す側断面図。

【図９】風化地層部掘削時の推進手順の第１ステップを
示す側断面図。

【図１０】第２ステップを示す側断面図。

【図１１】第３ステップを示す側断面図。

【図１２】第４ステップを示す側断面図。

【図１３】第５ステップを示す側断面図。

【図１４】第６ステップを示す側断面図。

【図１５】第７ステップを示す側断面図。

【図１６】軟弱地層部掘削時の推進手順の第１ステップ
を示す側断面図。

【図１７】第２ステップを示す側断面図。

【図１８】第３ステップを示す側断面図。

【図１９】第４ステップを示す側断面図。

【図２０】健岩部から軟弱地層部への推進手順の第１ス
テップを示す側断面図。

【図２１】第２ステップを示す側断面図。

【図２２】第３ステップを示す側断面図。

【図２３】第４ステップを示す側断面図。

【図２４】第５ステップを示す側断面図。

【図２５】第６ステップを示す側断面図。

【図２６】軟弱地層部から健岩部への推進移行手順の第
１ステップを示す側断面図。

【図２７】第２ステップを示す側断面図。

【図２８】第３ステップを示す側断面図。

【図２９】第４ステップを示す側断面図。

【図３０】第５ステップを示す側断面図。

【図３１】第６ステップを示す側断面図。

【図３２】第７ステップを示す側断面図。

【図３３】第８ステップを示す側断面図。

【図３４】第９ステップを示す側断面図。

【図３５】第１０ステップを示す側断面図。

【図３６】第１１ステップを示す側断面図。

【図３７】第１２ステップを示す側断面図。

【図３８】軟弱地層部から風化地層部への推進移行手順
の第１ステップを示す側断面図。

【図３９】第２ステップを示す側断面図。

【図４０】第３ステップを示す側断面図。

【図４１】第４ステップを示す側断面図。

【図４２】第５ステップを示す側断面図。

【図４３】第６ステップを示す側断面図。

【図４４】第７ステップを示す側断面図。

【図４５】第８ステップを示す側断面図。

【図４６】第９ステップを示す側断面図。

【図４７】第１０ステップを示す側断面図。

【図４８】第１１ステップを示す側断面図。

【図４９】第１２ステップを示す側断面図。

【図５０】第１３ステップを示す側断面図。

【図５１】風化地層部から軟弱地層部への推進移行手順
の第１ステップを示す側断面図。

【図５２】第２ステップを示す側断面図。

【図５３】第３ステップを示す側断面図。

【図５４】第４ステップを示す側断面図。

【図５５】第５ステップを示す側断面図。

【図５６】第６ステップを示す側断面図。

【図５７】風化地層部から健岩部への推進移行手順の第
１ステップを示す側断面図。

【図５８】第２ステップを示す側断面図。

【図５９】第３ステップを示す側断面図。

【図６０】第４ステップを示す側断面図。

【図６１】第５ステップを示す側断面図。

【図６２】第６ステップを示す側断面図。

【図６３】第７ステップを示す側断面図。

【図６４】健岩部から風化地層部への推進移行手順の第
１ステップを示す側断面図。

【図６５】第２ステップを示す側断面図。

【図６６】第３ステップを示す側断面図。

【図６７】第４ステップを示す側断面図。

【図６８】第５ステップを示す側断面図。

【図６９】第６ステップを示す側断面図。

【図７０】第７ステップを示す側断面図。

【図７１】各ケースの相互関係を示す図面。

【図７２】従来装置の一例を示す側断面図。

【符号の説明】

Ａ・・・健岩部 Ｂ・・・風化地層部 Ｃ・・・軟弱地層部 １・・・ＴＢＭマシン ２・・・ＴＢＭマシン本体 ３、２１・・・カッタディスク ４・・・掘削ずり搬出コンベア ５・・・セグメント状拡縮式反力装置 ６・・・円弧状板 ７・・・油圧ジャッキ ８・・・引込みジャッキ ９・・・推進ジャッキ １０・・・支保工 １１・・・埋め殺しセグメント １２・・・セグメントエレクタ装置 １３・・・埋め殺しセグメント １４・・・使い捨てセグメント ２０・・・掘削機 ２２・・・サイドスクレーパ ２３・・・ジェットポンプ ２４・・・方向制御ジャッキ ２５・・・スラストジャッキ ２６・・・ローリングジャッキ ２７・・・シールドジャッキ ２８・・・フロントグリッパ ２９・・・メイングリッパ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルボーリングマシン本体の後方に
   既設埋め殺し用セグメントを介して拡縮式反力装置を配
   置し、健岩部では前記反力装置で推進反力をとり、風化
   地層部では前記反力装置で推進反力をとって後方で支保
   工巻きを行い、軟弱地盤部では前記反力装置を拡張し地
   山をグリップした状態で後方に置き去りにして前記反力
   装置及び埋め殺しセグメントで推進反力をとり、健岩部
   や風化地層部から軟弱地盤部へ地層が変化した場合は、
   拡張した状態で地山をグリップし後方に置き去りにする
   前記反力装置で初期の推進反力を得、その後、徐々に埋
   め殺しセグメントで推進反力を確保していくことを特徴
   とする反力装置を用いたトンネルボーリングマシンの推
   進方法。
2. 【請求項２】 カッタディスク、推進ジャッキ、掘削ず
   り搬出コンベア等を備えたトンネルボーリングマシン
   と、複列、複数の円弧状板とこれら円弧状板を円周方向
   に相互に連結する油圧ジャッキとを備えたセグメント状
   拡縮式反力装置と、該反力装置と前記トンネルボーリン
   グマシンとを選択的に連結する引込みジャッキとを設け
   たことを特徴とする反力装置を用いたトンネルボーリン
   グマシンの推進装置。