JPH0747497Y2

JPH0747497Y2 - トンネル掘進機

Info

Publication number: JPH0747497Y2
Application number: JP3075292U
Authority: JP
Inventors: 保徳近藤; 清西村
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 1995-11-01
Anticipated expiration: 2005-11-01
Also published as: JPH0620593U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、とくに岩盤層と軟弱
土層からなる複合地質でのトンネルの掘削作業に好適な
トンネル掘進機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トンネル掘進機は、周知のように、掘進
機本体の前端部に配備されたカッターディスクを回転さ
せてトンネルを掘削した後、本体の後方にセグメント壁
（トンネル壁ともいう）を構築して一定距離ずつ前進
し、トンネルを掘削するものである。

【０００３】トンネル掘進機には、一体式（前後に分割
されていない）のシールドを備えた掘進機をはじめ各種
構造の掘進機があるが、上記した複合地質におけるトン
ネル掘進機としては、従来、下記の構造のものが一般的
である。すなわち、このトンネル掘進機３１は、図５お
よび図６に示すように、前後方向で分割された前胴３２
と後胴３３が、複数のスライドジャッキ３５によりスラ
イド自在に連結され、それらのスライドジャッキ３５の
伸縮動作によって前胴３２が後胴３３に対し進退する。
複数のシールドジャッキ３４の前端が前胴３２に固設さ
れ、各シールドジャッキ３４の後端は後胴３３内に延ば
され後方に向けられている。前胴３２の先端にはカッタ
ーディスク３６が回動自在に備えられ、前胴３２の側周
壁には半径方向に進退自在にフロントグリッパー３７が
設けられている。後胴３３の側周壁には半径方向に進退
自在にリヤグリッパー３８が設けられ、後端にはセグメ
ント壁の組み立てに使用されるエレクター装置３９が配
備されている。

【０００４】上記した従来のトンネル掘進機の掘削作業
について説明すると、地盤の条件により、すなわち地盤
が岩盤の場合と軟弱地盤の場合とで、次の２通りの掘進
方法を採っている。まず、岩盤においては、リヤグリッ
パー３８とシールドジャッキ３４により後胴３３を固定
してトンネル壁面とセグメント壁Ｃから反力をとり、ス
ライドジャッキ３５を伸長することにより前胴３２を前
進させながらカッターディスク３６を回転させて掘削す
る。そして、カッターディスク３６のローラーカッター
３６ａが短距離の掘削で損傷するので、頻繁に交換する
必要があるが、この交換作業は、スライドジャッキ３５
を収縮して前胴３２を地山Ｓから後退させ、カッターデ
ィスク３６を地山Ｓから離間させた状態で行なわれる。

【０００５】一方、軟弱地盤においては、前胴３２と後
胴３３を連結するスライドジャッキ３５を所定の長さに
保持した状態で、シールドジャッキ３４を伸長してセグ
メント壁Ｃから反力をとり、前胴３２と後胴３３を同時
に前進させながらカッターディスク３６を回転させて掘
削している。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のトンネル掘進機には、下記のような点で改良の
余地がある。

【０００７】(ａ)図６のように、複数のシールドジャッ
キ３４と複数のスライドジャッキ３５が、前胴３２およ
び後胴３３内の円周方向に間隔をあけて配置されるの
で、構造が複雑になり、ジャッキ３４・３５の占有スペ
ースが大きく、機内の作業スペースが狭くなるため、メ
ンテナンス作業が困難である。

【０００８】(ｂ)岩盤における掘削作業では、シールド
ジャッキ３４とスライドジャッキ３５の両方を操作する
必要があるので、操作が複雑で、熟練を要する。

【０００９】(ｃ)スライドジャッキ３５のほかに、その
制御のための装置として、油圧バルブ、電気部品、油圧
ホースおよびケーブルなどが必要になるため、作業スペ
ースが一層狭くなるうえに、掘進機の製作費が極めて高
くなる。

【００１０】この考案は上述の点に鑑みなされたもの
で、従来の掘進機に比べて構造を簡略化して製作費を低
減し、機内の作業スペースを広げてメンテナンス作業を
容易にすることができるトンネル掘進機を提供すること
を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ためにこの考案のトンネル掘進機は、ａ）先端にカッタ
ーディスクを備えた前胴と、半径方向へ進退自在な複数
のグリッパーを備えた後胴とを、一定のストロークの範
囲内で相互にスライド自在に連結し、ｂ）前記前胴にシ
ールドジャッキの前端を連結して、その伸縮ロッドを前
記後胴より後方へ向け伸長可能に配設するとともに、
ｃ）前記伸縮ロッドの後端に、当接座板を直角方向に張
り出して固設し、伸縮ロッドの収縮時に収縮可能なスト
ローク分を残して前記当接座板が係合可能なストッパー
部材を、後胴に設けている。

【００１２】請求項２記載のように、前記前胴にも、半
径方向へ進退自在な複数のグリッパーを備えることが好
ましい。

【００１３】

【作用】上記の構成を有するこの考案のトンネル掘進機
によれば、シールドジャッキの伸縮ロッドを伸長してセ
グメント壁から反力をとり、前胴を前進させながらカッ
ターディスクを回転させることによって、掘削すること
ができる。このとき、後胴は前胴と一定の間隔が生じた
のち、前胴の前進に伴って前進する。そして、カッター
ディスクのローラーカッターなどの交換が必要になった
ときには、グリッパーを張り出させて後胴を固定した状
態で、図４のように、シールドジャッキの伸縮ロッドを
通常のストローク以上に収縮させることにより、先端
（後端）の当接座板を後胴のストッパー部材に係合さ
せ、この係合状態からさらに伸縮ロッドを収縮させるこ
とにより、前胴を後胴側に引き寄せて後退させる。この
結果、カッターディスクが地山から離間するので、ロー
ラーカッターなどの交換が可能になる。

【００１４】請求項２記載のトンネル掘進機では、とく
に硬い岩盤においても、グリッパーを張り出させて後胴
を固定した状態で、シールドジャッキの伸縮ロッドを伸
長してセグメント壁からの反力により前胴を後胴に対し
相互にスライド可能なストロークの範囲内で前進させて
掘削したのち、前胴のグリッパーを張り出させて前胴を
固定した状態で、後胴のグリッパーを引っ込め、シール
ドジャッキの伸縮ロッドを通常のストローク以上に収縮
させて当接座板を後胴のストッパー部材に係合させ、さ
らに伸縮ロッドを収縮させることにより、後胴を前胴側
に引き寄せる。そして、再び後胴のグリッパーを張り出
させて後胴を固定した状態で、シールドジャッキの伸縮
ロッドを伸長するなどの上記の各動作を繰り返すことに
より、掘削することができる。

【００１５】なお、請求項１および２記載のトンネル掘
進機に共通の作用として、従来のトンネル掘進機に備え
られていたスライドジャッキが省かれるので、機内の作
業スペースが十分に確保され、メンテナンス作業が容易
になり、構造が簡略化され、コストダウンが図られると
いう作用がある。

【００１６】

【実施例】以下、この考案のトンネル掘進機の実施例を
図面に基づいて説明する。

【００１７】図１は本実施例にかかるトンネル掘進機の
概要を示す断面図、図２の左半分は図１のＡ−Ａ線断面
図、図２の右半分は図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【００１８】図１に示すように、掘進機本体１は、前胴
２と後胴３に分割され、前胴２と後胴３とは一定のスト
ロークの範囲内で相互にスライド自在に連結されてい
る。すなわち、前胴２から後方に向けて連結アーム４が
延設され、この連結アーム４の長手方向に開設された摺
動溝４ａに垂直に連結ピン４ｂが貫通し、この連結ピン
４ｂの上下両端を、後胴３から前方へ向けて延設された
断面コの字形の連結部材４ｃで挟持固定している。この
連結構造により、摺動溝４ａの長さ方向に沿って連結ピ
ン４ｂが相対的に摺動し、前胴２と後胴３とは相互にス
ライドする。

【００１９】前胴２の側周壁には、図２のように円周方
向に等間隔に４個（図２では左側に２個を図示）のフロ
ントグリッパー５が、油圧シリンダ５ａを介して半径方
向に進退自在に配設されている。また後胴３の側周壁に
は、左右に２個（図２では左側に１個を図示）のリヤグ
リッパー６が、油圧シリンダ６ａを介して半径方向に進
退自在に配設されている。

【００２０】前胴２の内周壁に環状板部材７が固設さ
れ、この環状板部材７に後方へ向け突設したブラケット
７ａに、シールドジャッキ８の基端（前端）がクレビス
８ｂにより枢支連結され、シールドジャッキ８は後胴３
の後方へ延びている。このシールドジャッキ８は、図２
のように円周方向に等間隔に８個配備され、各シールド
ジャッキ本体８ａから後方へ伸長自在なジャッキスプレ
ッダー（伸縮ロッド）８ｃの先端（後端）に、後方より
見て略台形のジャッキシュー（当接座板）８ｄが直角方
向に張り出して固設されている。なお、ジャッキシュー
８ｄは、ジャッキスプレッダー８ｃの先端にクレビス８
ｂを介して連結したブラケット８ｅに取り付けてある。

【００２１】シールドジャッキ本体８ａの後端部は、図
１のように後胴３の内周壁に固設された環状板部材９を
貫通している。そして、環状板部材９の各シールドジャ
ッキ８の両側に、一対のストッパー部材１０を後方へ向
けて突設している。これらのストッパー部材１０には、
ジャッキスプレッダー８ｃを収縮したときにジャッキシ
ュー８ｄが係合し、この係合状態で、ジャッキスプレッ
ダー８ｃをさらに収縮可能なストローク分が残るよう
に、ストッパー部材１０の長さを設定している。上記シ
ールドジャッキ８におけるジャッキスプレッダー８ｃの
ストロークは、図４に示すように、ジャッキシユー８ｄ
がストッパー部材１０に係合した収縮状態から最大伸長
状態までの通常ストロークと、ジャッキシユー８ｄがス
トッパー部材１０に係合した収縮状態より最収縮状態ま
での前胴２の引き寄せストロークとの２段階に分かれて
いる。通常ストロークは、掘削作業において前胴２およ
び後胴３を前進させるときに使用され、引き寄せストロ
ークは、後述のカッターディスク１１のカッター交換の
ときに使用される。

【００２２】前胴２の前端には、岩盤掘削用のローラー
カッター１１ａと軟弱地盤掘削用のカッタービット（図
示せず）を備えたカッターディスク１１が軸受装置１３
を介して回動自在に配設され、油圧モータ１２により駆
動されるようになっている。またカッターディスク１１
の後方は、バルクヘッド１４により仕切られ、このバル
クヘッド１４の前方に形成される泥水圧力室１５内に連
通して、送水管１６と排泥管１７とが接続されている。
そして、送水管１６と排泥管１７とは、それぞれ前胴２
および後胴３の中心部を通って後方へ延設されている。

【００２３】後胴３内の後部には、エレクター装置１８
が円周方向に回転自在に備えられている。エレクター装
置本体１８ａは、油圧モータ１９で回転するリングギヤ
１９ａに、支持部材１８ｂおよび一対のシリンダ１８ｃ
（図２）を介して配設されている。また、後胴３の後端
部の内周面側に、セグメント壁Ｃとの間を止水するテー
ルグラウトシール２０が装着されている。

【００２４】次に、上記した構成からなる実施例のトン
ネル掘進機についてその掘削動作を説明する。

【００２５】掘削作業時には、図３(ａ)のように、既
設のセグメント壁Ｃの前端に、各シールドジャッキ８の
ジャッキスプレッダー８ｃ先端のジャッキシュー８ｄを
当接した状態で、ジャッキスプレダー８ｃを伸長するこ
とにより、セグメント壁Ｓからの反力で掘進機本体１
（前胴２および後胴３）を前進させ、カッターディスク
１１を回転させて掘削する。この時、前胴２の４個のフ
ロントグリッパー５および後胴３のリヤグリッパー６は
完全に引っ込めて、前胴２と後胴３の前進が阻害されな
いようにする。

【００２６】このようにして、セグメント壁Ｃの１ピッ
チ分を掘進機本体１が前進した後、各シールドジャッキ
８のジャッキスプレッダー８ｃを収縮させ、前記エレク
ター装置１８によりセグメント壁Ｃを組み立てる。それ
から、上記と同様の動作の繰り返しにより、トンネルを
掘削する。

【００２７】とくに硬い岩盤を掘削する場合には、図示
は省略するが、リヤグリッパー６を油圧シリンダ６ａの
伸長により張り出させて、後胴３を固定したのち、シー
ルドジャッキ８のジャッキスプレッダー８ｃを伸長して
セグメント壁Ｃからの反力により前胴２を後胴３に対し
前進させ、カッターディスク１１を回転させて掘削す
る。このようにして、前胴２が連結アーム４の摺動溝４
ａの長さ分を前進したときには、フロントグリッパー５
を張り出させて前胴２を固定したのち、後胴３のリヤグ
リッパー６を引っ込め、シールドジャッキ８のジャッキ
スプレンダー８ｃを通常ストローク以上（図４参照）に
収縮させることにより、シールドジャッキシュー８ｄを
後胴３のストッパー部材１０に係合させてから、ジャッ
キスプレンダー８ｃをさらに収縮させることにより、後
胴３を前胴２側に引き寄せる（後胴３の盛替動作ともい
う）。それから、上記と同様の動作の繰り返しにより、
後胴３を固定した状態で、シールドジャッキ８のジャッ
キスプレッダー８ｃを伸長して、前胴２を後胴３に対し
前進させて掘削する。

【００２８】なお、岩盤層での掘削作業において掘削振
動が大きいときには、油圧シリンダ５ａの伸長によりフ
ロントグリッパー５を半径方向に張り出させ、前胴２の
中心をトンネルの中心位置に一致させるようにして前胴
２を保持することにより、掘削振動を抑制することがで
きるが、この場合は、フロントグリッパー５により前胴
２の前進が妨げられないように、油圧シリンダ５ａの低
推力によりそれらの張り出し量を調整する。

【００２９】上記した掘削作業（主として岩盤の場
合）により、カッターディスク１１のローラーカッター
１１ａが損傷して取り換える場合には、図３(ｂ)のよう
に、リヤグリッパー６を油圧シリンダ６ａの伸長により
張り出させて後胴３を固定したのち、シールドジャッキ
８のジャッキスプレッダー８ｃを通常ストローク以上
（図４）に収縮させることにより、シールドジャッキシ
ュー８ｄをストッパー部材１０に係合させ、この状態か
らジャッキスプレッダー８ｄをさらに収縮させることに
より、前胴２を後胴３側に引き寄せて後退させる。これ
により、カッターディスク１１が地山Ｓから離間するの
で、ローラーカッター１１ａなどの交換ができる。この
動作は、カッター交換のほか、カッターディスク１１の
保守点検やカッターディスク１１の回転起動時の負荷軽
減など、前胴２を地山Ｓから後退させる必要がある場合
に行われる。

【００３０】

【考案の効果】以上説明したことから明らかなように、
この考案のトンネル掘進機には、次のような効果があ
る。

【００３１】(1)従来のトンネル掘進機に装備されてい
たスライドジャッキを省いたので、機内の構造が簡略化
され、作業スペースが広くなるので、メンテナンス作業
が容易になる。また、掘削作業時に、シールドジャッキ
だけを操作すればよいので、操作が簡単になる。スライ
ドジャッキおよびその制御のための油圧バルブ、電気部
品、油圧ホースおよびケーブルなどが不要になるため、
従来のトンネル掘進機に比べて製作費が安くなる。しか
も、従来のトンネル掘進機と同様に、複合地質で掘削で
きるとともに、前胴を後退させてカッターディスクのカ
ッターの交換や保守点検などが容易に行える。

【００３２】(2)請求項２記載のトンネル掘進機は、地
盤がとくに硬い岩盤の場合にも、掘削作業を遂行でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例にかかるトンネル掘進機の概要
を示す断面図である。

【図２】図２の左半分は図１のＡ−Ａ線断面図、図２の
右半分は図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図３】図３(ａ)は通常の掘削作業状態を示す動作図、
図３(ｂ)はカッターディスクの交換時の状態を示す動作
図である。

【図４】図１のシールドジャッキの一部を断面で表した
拡大正面図である。

【図５】従来のトンネル掘進機の概要を示す断面図であ
る。

【図６】図６の左半分は図５のＡ−Ａ線断面図、図６の
右半分は図５のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１掘進機本体２前胴３後胴５フロントグリッパー６リヤグリッパー８シールドジャッキ８ｃジャッキスプレッダー（伸縮ロッド）８ｄジャッキシュー（当接座板）１０ストッパー部材１１カッターディスク１８エレクター装置

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】先端にカッターディスクを備えた前胴
と、半径方向へ進退自在な複数のグリッパーを備えた後
胴とを、一定のストロークの範囲内で相互にスライド自
在に連結し、前記前胴にシールドジャッキの前端を連結して、その伸
縮ロッドを前記後胴より後方へ向け伸長可能に配設する
とともに、前記伸縮ロッドの後端に、当接座板を直角方向に張り出
して固設し、伸縮ロッドの収縮時に収縮可能なストロー
ク分を残して前記当接座板が係合可能なストッパー部材
を、後胴に設けたことを特徴とするトンネル掘進機。
【請求項２】前記前胴にも、半径方向へ進退自在な複
数のグリッパーを備えた請求項１記載のトンネル掘進
機。