JPH09221983A

JPH09221983A - トンネル掘削機及び掘削方法

Info

Publication number: JPH09221983A
Application number: JP3053396A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Matsuura; 武松浦; Kazuyuki Okamoto; 和之岡本; Joji Kamimura; 城司上村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-02-19
Filing date: 1996-02-19
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】トンネル掘削機において、掘削作業効率の向
上を図る。【解決手段】筒状の胴体１１の前部に駆動回転自在な
カッタヘッド２６を装着し、この胴体１１の後方にガイ
ド筒３１を連結し、このガイド筒３１に既設トンネルの
内壁面に圧接自在な第１リアグリッパ３５及び第２リア
グリッパ３６を移動自在に装着し、胴体１１とこの第１
リアグリッパ３５との間に第１スラストジャッキ４２を
架設すると共に第１リアグリッパ３５と第２リアグリッ
パ３６との間に第２スラストジャッキ４３を架設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤を掘削してト
ンネルを構築するトンネルボーリングマシンやシールド
掘削機などのトンネル掘削機及びトンネル掘削方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般的なトンネルボーリングマシン（以
下、ＴＢＭと称する。）は、円筒形状をなすスキンプレ
ートの前部に駆動回転自在なカッタヘッドが装着されて
おり、このカッタヘッドには前面に岩盤を掘削するロー
ラカッタが多数取付けられている。そして、このスキン
プレートには掘削形成したトンネルの内壁面に圧接して
このスキンプレートを位置保持する一対のフロントグリ
ッパが装着されている。また、スキンプレートの隔壁に
は中空形状をなして後方に延びるガイド筒が固定されて
おり、このガイド筒の後部には後部支持体が掘進方向に
沿って移動自在に装着されている。そして、この後部支
持体には掘削形成したトンネルの内壁面に圧接して後部
支持体を位置保持する一対のリアグリッパが装着されて
いる。更に、スキンプレートと後部支持体との間には推
進機構としての複数のスラストジャッキが架設されてい
る。

【０００３】従って、リアグリッパによって後部支持体
を位置保持する一方、フロントグリッパによってスキン
プレートの位置保持を解除した状態で、カッタヘッドを
回転駆動させながら複数のスラストジャッキを伸長させ
ると、多数のローラカッタが前方の岩盤を掘削ながらス
キンプレートが前進する。そして、スラストジャッキ全
ストローク伸長すると、フロントグリッパによってスキ
ンプレートを位置保持する一方、リアグリッパによって
後部支持体の位置保持を解除する。この状態で、複数の
スラストジャッキを縮小させると、スキンプレートに対
して後部支持体が引き寄せられて前進する。その後、前
述したように、リアグリッパによって後部支持体を位置
保持する一方、フロントグリッパによってスキンプレー
トの位置保持を解除し、カッタヘッドを回転駆動させな
がら複数のスラストジャッキを伸長させることで、多数
のローラカッタによって岩盤を掘削して前進する。この
繰り返しによってトンネルを構築していく。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のＴＢＭ
の推進機構にあっては、複数のスラストジャッキの伸縮
駆動によってスキンプレートを前進させることで、回転
するカッタヘッドによって前方の岩盤を掘削していた。
そのため、スラストジャッキの伸長時にはカッタヘッド
に掘削応力が作用して岩盤を掘削することができるもの
の、スラストジャッキの収縮時にはカッタヘッドに掘削
応力が作用しないので岩盤を掘削するこどできない。

【０００５】図２４に従来のＴＢＭの推進機構による掘
削サイクルを表す概略を示す。即ち、従来のＴＢＭは、
図２４(ａ)に示すように、スキンプレート001の前部に
カッタヘッド002 が駆動回転自在に装着されると共に、
フロントグリッパ003が装着されている。そして、この
スキンプレート001の後部にはガイド筒004を介してリア
グリッパ005が前後移動自在に連結され、スキンプレー
ト001とリアグリッパ005との間には推進機構としてのス
ラストジャッキ006が架設されている。この状態から、
まず、図２４(ｂ)に示すように、フロントグリッパ003
を解除してリアグリッパ004に保持し、スラストジャッ
キ006を伸長すると、リアグリッパ004に対してスキンプ
レート001が前進し、カッタヘッド002は所定長さＬだけ
掘進する。次に、図２４(ｃ)に示すように、フロントグ
リッパ003を保持してリアグリッパ004に解除し、スラス
トジャッキ006を収縮すると、フロントグリッパ003（ス
キンプレート001）に対してリアグリッパ005が所定長さ
Ｌだけ前進して引き寄せられるが、このときにカッタヘ
ッド002は掘進しない。

【０００６】このようにスラストジャッキ006の収縮時
には、スキンプレート001に対してリアグリッパ005が引
き寄せられるだけで、カッタヘッド002は掘進すること
はなく、この期間は掘削作業の全体のサイクルのうちの
１５〜２０％程度を占めるものであり、掘削作業の作業
効率がよくないという問題があった。

【０００７】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、掘削作業効率の向上を図ったトンネル掘削機及
びトンネル掘削方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明のトンネル掘削機は、筒状の胴体と、該胴体
の前部に回転自在に装着されたカッタヘッドと、該カッ
タヘッドを駆動回転するカッタヘッド駆動手段と、前記
胴体の後方に配設されて前記既設トンネルの内壁面に圧
接自在な前後一対の第１支持手段及び第２支持手段と、
前記胴体と前記第１支持手段との間に架設された第１推
進手段と、前記第１支持手段と前記第２支持手段との間
に架設された第２推進手段とを具えたことを特徴とする
ものである。

【０００９】従って、このトンネル掘削機によって地盤
を掘削する場合、カッタヘッド駆動手段によってカッタ
ヘッドを駆動回転させながら、まず、第１支持手段によ
って既設トンネルの内壁面に圧接した状態で、この第１
支持手段を起点として第１推進手段を駆動し胴体を前進
させることで、カッタヘッドが前方の地盤を掘削する。
次に、第１支持手段を解除して第１推進手段を逆に駆動
し胴体に対して第１支持手段を引き寄せると共に、第２
支持手段によって既設トンネルの内壁面に圧接した状態
で、この第２支持手段を起点として第２推進手段を駆動
し胴体及び第１支持手段を前進させることで、カッタヘ
ッドが前方の地盤を掘削する。そして、第１支持手段に
よって既設トンネルの内壁面に圧接した状態で、この第
１支持手段を起点として第１推進手段を駆動し胴体を前
進させることで、カッタヘッドが前方の地盤を掘削する
一方、第２支持手段を解除して第２推進手段を逆に駆動
し第１支持手段に対して第２支持手段を引き寄せる。こ
の繰り返しによって掘削作業が連続して行われる。

【００１０】また、本発明のトンネル掘削方法は、胴体
の前部に装着されたカッタヘッドを駆動回転させなが
ら、まず、第１支持体を起点として胴体を前進させるこ
とで、前記カッタヘッドによって前方の地盤を掘削し、
次に、前記胴体に対して前記第１支持体を引き寄せると
共に、該第１支持体より後方に位置する第２支持体を起
点として前記胴体及び前記第１支持体を前進させること
で、前記カッタヘッドによって前方の地盤を掘削し、前
記第１支持体に対して前記第２支持体を引き寄せると共
に、該第１支持体を起点として前記胴体を前進させるこ
とで、前記カッタヘッドによって前方の地盤を掘削する
ようにしたことを特徴とするものである。

【００１１】従って、このトンネル掘削方法を用いて地
盤を掘削することで、胴体は常に前進することとなり、
カッタヘッドによる掘削作業が連続して行われる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１３】本発明のトンネル掘削機は、地盤を掘削し
てトンネルを形成するトンネルボーリングマシンやシー
ルド掘削機に適用されるものである。即ち、筒状の胴体
の前部には回転自在なカッタヘッドが装着されており、
このカッタヘッドはカッタヘッド駆動手段としての駆動
モータなどによって駆動回転となっている。また、この
胴体の後方には前後一対の第１支持手段及び第２支持手
段が配設されており、この第１及び第２支持手段は既設
トンネルの内壁面に圧接してその位置に保持することが
できる。そして、胴体とこの第１支持手段との間には第
１推進手段としての複数の油圧ジャッキなどが架設され
る一方、第１支持手段と第２支持手段との間には第２推
進手段としての複数の油圧ジャッキなどが架設されてい
る。

【００１４】従って、このトンネル掘削機によって地盤
を掘削する場合、駆動モータによってカッタヘッドを駆
動回転させながら、まず、第１支持手段によって既設ト
ンネルの内壁面に圧接して位置保持した状態で、この第
１支持手段を起点として第１推進手段としての油圧ジャ
ッキを伸長し、胴体を前進させることで、カッタヘッド
が前方の地盤を掘削する。次に、第１支持手段による位
置保持を解除して第１推進手段としての油圧ジャッキを
収縮し、胴体に対して第１支持手段を引き寄せると共
に、第２支持手段によって既設トンネルの内壁面に圧接
して位置保持した状態で、この第２支持手段を起点とし
て第２推進手段としての油圧ジャッキを伸長し、胴体及
び第１支持手段を前進させることで、カッタヘッドが前
方の地盤を掘削する。そして、第１支持手段によって既
設トンネルの内壁面に圧接して位置保持した状態で、こ
の第１支持手段を起点として第１推進手段としての油圧
ジャッキを伸長し、胴体を前進させることで、カッタヘ
ッドが前方の地盤を掘削する一方、第２支持手段を解除
して第２推進手段としての油圧ジャッキを収縮し、第１
支持手段に対して第２支持手段を引き寄せる。この繰り
返しによって掘削作業を行う。

【００１５】このように本発明のトンネル掘削機にあっ
ては、第１推進手段及び第１推進手段を連続して、且
つ、交互に伸長、収縮させることで、胴体を停止するこ
となく継続して前進させることができ、カッタヘッドに
よる地盤の掘削が連続して行われる。

【００１６】また、本発明のトンネル掘削機において、
第１推進手段の推進ストロークに対して第２推進手段の
推進ストロークが大きく設定されている。

【００１７】従って、第１推進手段としての油圧ジャッ
キを収縮して胴体に対して第１支持手段を引き寄せたと
きに、第２推進手段としての油圧ジャッキを伸長する
と、第１推進手段の推進ストロークよりも第２推進手段
の推進ストロークが大きいため、そのストローク差だけ
胴体及び第１支持手段が前進することとなり、胴体と共
にカッタヘッドが前進して前方の地盤を掘削することが
できる。

【００１８】また、本発明のトンネル掘削機において、
胴体の後方には掘削反力受け用リングフレームが配設さ
れ、胴体とこの掘削反力受け用リングフレームとの間に
は第１推進手段としての油圧ジャッキが架設され、掘削
反力受け用リングフレームと第１支持手段との間には連
結フレームが架設されている。

【００１９】従って、胴体と第１支持手段との間、即
ち、掘削反力受け用リングフレームと第１支持手段との
間に作業空間が設けられることとなり、支保工の組立作
業などをこの広い作業空間で行うことができる。

【００２０】また、本発明のトンネル掘削方法は、胴体
の前部に装着されたカッタヘッドを駆動回転させなが
ら、まず、第１支持体を起点として胴体を前進させるこ
とで、このカッタヘッドによって前方の地盤を掘削し、
次に、胴体に対して第１支持体を引き寄せると共に、こ
の第１支持体より後方に位置する第２支持体を起点とし
て胴体及び第１支持体を前進させることで、カッタヘッ
ドによって前方の地盤を掘削し、最後に、第１支持体に
対して第２支持体を引き寄せると共に、第１支持体を起
点として胴体を前進させることで、カッタヘッドによっ
て前方の地盤を掘削する。この動作サイクルの繰り返し
によって連続してトンネルを掘削する。

【００２１】従って、このトンネル掘削方法を用いて地
盤を掘削することで、胴体は常に前進することとなり、
カッタヘッドによる掘削作業が連続して行われる。

【００２２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２３】＜第１実施例＞図１に本発明の第１実施例
に係るトンネル掘削機としてのトンネルボーリングマシ
ンの断面概略、図２乃至図５は本実施例のトンネルボー
リングマシンの要部を表すものであって、図２にトンネ
ルボーリングマシン正面視、図３に図１のIII−III断
面、図４に図１のIV−IV断面、図５に図１のＶ−Ｖ断
面、そして、図６に本実施例のトンネルボーリングマシ
ンによる掘削動作を表す概略を示す。

【００２４】本実施例のトンネルボーリングマシン（以
下、ＴＢＭと称する。）において、図１乃至図５に示す
ように、円筒形状をなす胴体１１は、周方向に４分割さ
れた支持体としてのルーフサポート１２と左右のサイド
サポート１３，１４とロアサポート１５によって構成さ
れている。即ち、支持円盤１６の外周部にはカッタヘッ
ドサポート１７が一体に固定されており、このカッタヘ
ッドサポート１７の下部には外周面が円弧状をなすロア
サポート１５が固定されている。また、カッタヘッドサ
ポート１７の両側部には外周面が円弧状をなす一対のサ
イドサポート１３，１４が位置しており、下端部がロア
サポート１５に枢着されている。更に、カッタヘッドサ
ポート１７の上部には外周面が円弧状をなすルーフサポ
ート１２が位置しており、両側部が各サイドサポート１
３，１４に連結されている。

【００２５】そして、カッタヘッドサポート１７の両側
部にはそれぞれサイドサポートリターンジャッキ１８，
１９及びサイドサポートウェッジジャッキ２０，２１が
装着されており、各サイドサポートリターンジャッキ１
８，１９のジャッキロッドの先端部は各サイドサポート
１３，１４に連結されており、各サイドサポートウェッ
ジジャッキ２０，２１のジャッキロッドの先端部には各
サイドサポート１３，１４を外方に押圧する楔部材２
２，２３が取付けられている。また、ルーフサポート１
２はサポート本体１２ａとその両端部に回動自在に連結
されたサポート連結部１２ｂ，１２ｃとから構成されて
おり、このサポート連結部１２ｂ，１２ｃの各端部は各
サイドサポート１３，１４の上端部に連結ピン２４によ
って周方向移動自在に連結されている。そして、カッタ
ヘッドサポート１７の上部にはルーフサポートジャッキ
２５が装着されており、このルーフサポートジャッキ２
５のジャッキロッドの先端部がルーフサポート１２のサ
ポート本体１２ａに連結されている。

【００２６】従って、各サイドサポートジャッキ１８，
１９，２０，２１を駆動してジャッキロッドを縮小する
と、サイドサポート１３，１４はロアサポート１５との
連結部を支点として内方に回動する。また、ルーフサポ
ートジャッキ２５を駆動してジャッキロッドを縮小する
と、ルーフサポート１２のサポート本体１２ａは内方に
移動する。このとき、ルーフサポート１２のサポート連
結部１２ｂ，１２ｃはサイドサポート１３，１４と連結
ピン２０によって周方向移動自在に連結されており、ル
ーフサポート１２（サポート本体１２ａ）及びサイドサ
ポート１３，１４の内方への移動に伴って、各サポート
連結部１２ｂ，１２ｃはサイドサポート１３，１４との
距離を縮めながら内方に移動する。このようにしてルー
フサポート１２及びサイドサポート１３，１４を内方あ
るいは外方へ移動することで、胴体１１の外径を拡縮す
ることができるようになっている。

【００２７】また、胴体１１の前部にはカッタヘッドサ
ポート１７によってカッタヘッ２６が装着されており、
このカッタヘッド２６には前面には岩盤を掘削するロー
ラカッタ２７が多数取付けられている。そして、このカ
ッタヘッド２６にはリングギヤ２８が固定される一方、
カッタヘッドサポート１７には多数（本実施例では１２
個）のカッタ旋回モータ２９が装着されており、このカ
ッタ旋回モータ２９の駆動ギヤ３０がリングギヤ２８に
噛み合っている。従って、このカッタ旋回モータ２９を
駆動することで、駆動ギヤ３０及びリングギヤ２８を介
してカッタヘッド２６を回転駆動することができるよう
になっている。

【００２８】カッタヘッドサポート１７の後部には四角
筒形状をなすガイド筒３１の一端部が固定されており、
このガイド筒３１の後部はトンネル内を後方に延設され
ている。そして、このガイド筒３１の後端部にはリアサ
ポート３２が固定されており、このリアサポート３２に
はガイド筒３１の後部を支持する２本の脚部３３が装着
され、サポートジャッキ３４によって伸縮自在となって
いる。また、ガイド筒３１にはこのガイド筒３１の長手
方向に沿って第１及び第２支持体としての第１及び第２
リアグリッパ３５，３６が装着されている。なお、この
第１及び第２リアグリッパ３５，３６はほぼ同様の構造
であるため、第１リアグリッパ３５についてのみ説明す
る。

【００２９】即ち、ガイド筒３１にはその長手方向に沿
って上グリッパキャリア３７が移動自在に装着され、こ
の上グリッパキャリア３７に対して左右一対の下グリッ
パキャリア３８が上下移動自在に取付けられ、一対のバ
ーティカルジャッキ３９によって下グリッパキャリア３
８を上下に移動することができる。そして、上グリッパ
キャリア３７及び下グリッパキャリア３８には左右一対
のグリッパジャッキ４０が装着されている。このグリッ
パジャッキ４０は本体がグリッパキャリア３７，３８に
枢着される一方、駆動ロッドの先端部にはトンネル内壁
面に圧接する円弧状の左右一対のリアグリッパシュー４
１が装着されている。

【００３０】従って、サポートジャッキ３４を駆動して
２本の脚部３３を伸長し、先端部をトンネル内壁面に当
接することで、トンネル内でガイド筒３１の後部を支持
することができる。また、グリッパジャッキ４０を駆動
し、駆動ロッドを伸長して各リアグリッパシュー４１を
トンネル内壁面に圧接することで、トンネル内でガイド
筒３１を移動自在に支持することができる。

【００３１】そして、前述した支持円盤１６の後部と第
１リアグリッパ３５（上グリッパキャリア３７）との間
には第１推進手段としての多数の第１スラストジャッキ
４２が架設されると共に、第１リアグリッパ３５と第２
リアグリッパ３６との間には第２推進手段としての多数
の第２スラストジャッキ４３が架設されている。この場
合、第１スラストジャッキ４２よりも第２スラストジャ
ッキ４３の方が長尺であり、第１スラストジャッキ４２
の推進ストロークに対して第２スラストジャッキ４３の
推進ストロークの方が大きく（本実施例では２倍に）設
定されている。なお、この第１及び第２スラストジャッ
キ４２，４３は本実施例では６本設けられているが、ト
ンネルボーリングマシンの大きさなどに合わせて適宜設
定すればよいものである。従って、この第１スラストジ
ャッキ４２を駆動することで、胴体１１と第１リアグリ
ッパ３５とを接近離反させ、両者の相対位置を変えるこ
とができ、また、第２スラストジャッキ４３を駆動する
ことで、第１リアグリッパ３５と第２リアグリッパ３６
とを接近離反させ、両者の相対位置を変えることができ
る。

【００３２】なお、カッタヘッド３６内の中央部にはロ
ーラカッタ２７が破砕した岩石など（以下、ずりと称す
る。）を集積するホッパ４４が配設され、支持円盤１６
にブラケット４５を介して固定されている。また、ガイ
ド筒３１内には掘削した岩盤を搬出するベルトコンベヤ
４６が配設されており、一端部はホッパ４４の下部に連
結され、他端部はトンネル後方に延設されている。ま
た、ガイド筒３１の中間部にはＴＢＭの操作室４７が設
けられており、その上部にはガイド筒３１の長手方向に
沿って作業台４８が設けられている。そして、この作業
台４８の前部にはリングビームＢを組付けるリングビー
ムエレクタ４９が設けられている。

【００３３】ここで、上述した本実施例のトンネルボー
リングマシンを用いたトンネル掘削方法について図６に
基づいて説明する。

【００３４】ＴＢＭによる岩盤掘削の開始時には、図６
(ａ)に示すように、胴体１１は各ジャッキ２５，１８，
１９，２０によって各サポート１２，１３，１４，１５
が拡径することでトンネルの内径とほぼ同径となってお
り、第１及び第２リアグリッパ３５，３６は各ジャッキ
４０によって各グリッパシュー４１がトンネル内壁面に
圧接することで、トンネル内でガイド筒３１を保持し、
各スライドジャッキ４２，４３は収縮している。この状
態で、図６(ｂ)に示すように、まず、第２リアグリッパ
３６の各ジャッキ４０を収縮して各グリッパシュー４１
によるトンネル内壁面の圧接を解除する。そして、カッ
タ旋回モータ２９によってカッタヘッド２６を回転駆動
すると共に、第１スラストジャッキ４２を伸長すること
で、第１リアグリッパ３５に対して胴体１１及びカッタ
ヘッド２６を前方に推進させる。すると、回転駆動する
カッタヘッド２６が前方の岩盤に押し付けられ、ローラ
カッタ２７が岩盤を破砕する。カッタヘッド２６は第１
スラストジャッキ４２のストロークと同じ距離Ｌだけ掘
進することとなる。

【００３５】このように胴体１１及びカッタヘッド２６
が距離Ｌ前進してトンネルが形成されると、次に、図６
(ｃ)に示すように、第２リアグリッパ３６の各ジャッキ
４０を伸長して各グリッパシュー４１がトンネル内壁面
の圧接して保持すると共に、第１リアグリッパ３５の各
ジャッキ４０を収縮して各グリッパシュー４１によるト
ンネル内壁面の圧接を解除する。そして、カッタ旋回モ
ータ２９によってカッタヘッド２６を回転駆動し、第１
スラストジャッキ４２を収縮することで胴体１１と第１
リアグリッパ３５とを接近させると同時に、第２スラス
トジャッキ４３を伸長することで、第２リアグリッパ３
６に対して胴体１１及び第１リアグリッパ３５を前方に
推進させる。即ち、本実施例では、第１スラストジャッ
キ４２のストロークに対して第２スラストジャッキ４３
のストロークが２倍となっているので、両者のストロー
クの差だけ胴体１１及びカッタヘッド２６が前進するこ
ととなる。すると、回転駆動するカッタヘッド２６が前
方の岩盤に押し付けられ、ローラカッタ２７が岩盤を破
砕する。カッタヘッド２６は第１スラストジャッキ４２
のストロークと第２スラストジャッキ４３のストローク
との差と同じ距離Ｌだけ掘進することとなる。

【００３６】更に、図６(ｄ)に示すように、第１リアグ
リッパ３５の各ジャッキ４０を伸長して各グリッパシュ
ー４１がトンネル内壁面の圧接して保持すると共に、第
２リアグリッパ３６の各ジャッキ４０を収縮して各グリ
ッパシュー４１によるトンネル内壁面の圧接を解除す
る。そして、カッタ旋回モータ２９によってカッタヘッ
ド２６を回転駆動し、第１スラストジャッキ４２を伸長
することで、第１リアグリッパ３５に対して胴体１１及
びカッタヘッド２６を前方に推進させる。すると、回転
駆動するカッタヘッド２６が前方の岩盤に押し付けら
れ、ローラカッタ２７が岩盤を破砕する。カッタヘッド
２６は第１スラストジャッキ４２のストロークと同じ距
離Ｌだけ掘進することとなる。一方、これと同時に、第
２スラストジャッキ４３を収縮することで、第１リアグ
リッパ３５に対して第２リアグリッパ３６を前方に引き
寄せる。

【００３７】この作動の繰り返しによって連続してトン
ネルを掘削していく。即ち、第１スラストジャッキ４２
と第２スラストジャッキ４３とを交互に伸縮駆動させる
ことによって、カッタヘッド２６によって休みなく連続
して岩盤を掘削することができる。そして、この掘削作
業中に、ローラカッタ２６によって破砕されたずりはホ
ッパ４４に集積され、ベルトコンベヤ４６によって外部
に排出される。また、岩盤を掘削してトンネルを掘削形
成していく過程で、この掘削形成されたトンネルの内壁
面が安定している場合は不要であるが、若干不安定であ
る場合には、壁面から岩片が剥がれ落ちないように、リ
ングビームエレクタ４９は既設のトンネル内壁面にリン
グビームＢを支保として用い、トンネルを保護する。

【００３８】なお、本実施例において、トンネルを掘削
形成している際に、装置のメンテナンスやカッタの交
換、故障などによって岩盤掘削を長時間中断したり、休
日によって２〜３日ＴＢＭを停止することがある。する
と、岩盤は膨張することがあり、ＴＢＭによって掘削し
たトンネルの内径が小さくなって、その膨張力が胴体１
１の外周面に作用し、ＴＢＭが前進できなくなっる。こ
の場合、胴体１１の外径を縮小させることで、胴体１１
の外周面とトンネル内壁面との干渉をなくしてから掘削
作業を開始する。

【００３９】即ち、各サイドサポートジャッキ１８，１
９，２０，２１を駆動してジャッキロッドを縮小し、サ
イドサポート１３，１４をロアサポート１５との連結部
を支点として内方に回動する。また、ルーフサポートジ
ャッキ２５を駆動してジャッキロッドを縮小し、ルーフ
サポート１２のサポート本体１２ａを内方に移動する。
このとき、ルーフサポート１２の各サポート連結部１２
ｂ，１２ｃは内方に移動しながらサイドサポート１３，
１４側に移動することで、胴体１１の外径の縮小と伴う
外周長さの縮小を吸収する。このようにしてルーフサポ
ート１２及びサイドサポート１３，１４を内方へ移動さ
せることで、胴体１１の外径を縮小する。

【００４０】胴体１１の外径を縮小させることで、胴体
１１とトンネル内壁面との干渉がなくなると、前述した
ように、カッタ旋回モータ２９を駆動してカッタヘッド
２６を回転駆動すると共に、スラストジャッキ４５を駆
動してカッタヘッド２６を前方の岩盤に押し付け、ロー
ラカッタ２７によって掘削を行う。そして、胴体１１が
ある程度前進すると、各サポートジャッキ１８，１９，
２０，２１，２５を駆動してジャッキロッドをそれぞれ
伸長し、サイドサポート１３，１４及びルーフサポート
１２外内方に移動し、胴体１１の外径を拡大して元の外
径に戻す。

【００４１】なお、上述の実施例において、第１推進手
段として適用したスラストジャッキ４２のストロークに
対して第２推進手段として適用したスラストジャッキ４
３のストロークを２倍としたが、本発明のトンネル掘削
機はこれに限定されるものではなく、第２推進手段（ス
ラストジャッキ４３）の推進ストロークが第１推進手段
（スラストジャッキ４２）のストロークよりも大きけれ
ばよいものである。即ち、第１スラストジャッキ４２の
推進ストロークをＬ₁とし、第２スラストジャッキ４３
の推進ストロークをＬ₂とすると、Ｌ₁＜Ｌ₂であれば
よく、この場合、第１スラストジャッキ４２による掘進
長さはＬ₁、第２スラストジャッキ４３による掘進長さ
はＬ₂−Ｌ₁となる。胴体１１（カッタヘッド２６）の
掘進速度がＶ_Cのとき、第２スラストジャッキ４３の伸
び速度Ｖ_Eと縮み速度Ｖ_Rは下記に示す条件を満足する
ことで連続掘進が可能となる。Ｖ_E≧｛Ｌ₂／（Ｌ₂−Ｌ₁）｝Ｖ_C Ｖ_R≧（Ｌ₂／Ｌ₁）Ｖ_C

【００４２】＜第２実施例＞図７に本発明の第２実施例
に係るトンネル掘削機としてのトンネルボーリングマシ
ンの断面概略、図８乃至図１１は本実施例のトンネルボ
ーリングマシンの要部を表すものであって、図８にトン
ネルボーリングマシン正面視、図９に図７のIX−IX断
面、図１０に図７のＸ−Ｘ断面、図１１に図７のXI−XI
断面、そして、図１２に推進機構としてのパラレルリン
ク機構の概略を示す。

【００４３】本実施例のＴＢＭにおいて、図７乃至図１
１に示すように、掘削機本体は円筒形状をなす前胴101
と中胴102と後胴103とから構成されている。この前胴10
1の前部には軸受104によってカッタヘッド105が回転自
在に装着されており、このカッタヘッド105は前面部に
は岩盤をせん断破壊するローラカッタ106が多数枢着さ
れると共に、破壊したずりを取り込むカッタバケット10
7が固定されている。このカッタヘッド105の後部には内
歯を有するリングギヤ108が一体に固定される一方、前
胴101には電動式あるいは油圧式のカッタ旋回モータ109
が固定されており、このカッタ旋回モータ109の駆動ギ
ヤ110がリングギヤ108に噛み合っている。

【００４４】また、前胴101には掘削して発生したずり
が内部に浸入しないように、カッタヘッド105側とカッ
タ旋回モータ109側とを仕切るバルクヘッド111が形成さ
れており、カッタヘッド105とこのバルクヘッド111との
間にはチャンバ室112が形成されている。そして、この
チャンバ室112にはずりを集積するホッパ113がバルクヘ
ッド111に固定されて配設され、このホッパ113の下部に
はこのホッパ113にて集積したずりを外部に排出するベ
ルトコンベヤ114が取付けられている。

【００４５】なお、このベルトコンベヤ114によるずり
の排出装置としては、ジェットポンプによってずりを外
部に排出するものであってもよく、例えば、掘削機本体
内に、ジェットポンプに給水する給水管と給水された水
及びずりを排出する排出管を配設し、ホッパ113にて集
積されたずりをジェットポンプからの噴射水によって排
出管に吸引し、この排出管を通って排出するようにして
もよい。

【００４６】従って、カッタ旋回モータ109を駆動して
駆動ギヤ110を回転駆動すると、この駆動ギヤ110が噛み
合うリングギヤ108が回転し、リングギヤ108と一体のカ
ッタヘッド105を旋回し、ローラカッタ106が岩盤をせん
断破壊して掘削することができる。そして、カッタバケ
ット107がずりをチャンバ室112に取り込んでホッパ113
内に落とし、このホッパ113内に落下して集積したずり
はベルトコンベヤ114によって外部に排出される。

【００４７】本実施例では、前胴101と後胴103とはほぼ
同径であるが、中胴102は若干小径となっており、前胴1
01及び中胴102、後胴103が互いに嵌合している。そし
て、前胴101と中胴102との間には第１推進手段としての
１２本のスラストジャッキ115が架設されている。この
スラストジャッキ115は油圧の給排によって伸縮作動す
るものであって、ジャッキ本体は前胴101に固定された
球軸受116によって揺動自在に支持され、ロッド先端部
は中胴102に固定された球軸受117によって揺動自在に支
持されている。そして、このスラストジャッキ115はそ
れぞれ隣合って配設された関係が、例えば、互いに隣接
する一方のスラストジャッキがカッタヘッド105の周方
向一方に傾斜し、他方のスラストジャッキがカッタヘッ
ド105の周方向他方に傾斜して全体としてトラス状に配
設されることで第１パラレルリンク機構118を構成して
いる。

【００４８】また、同様に、中胴102と後胴103との間に
は第２推進手段としての１２本のスラストジャッキ119
が架設されている。このスラストジャッキ119は油圧の
給排によって伸縮作動するものであって、ジャッキ本体
は中胴102に固定された球軸受120によって揺動自在に支
持され、ロッド先端部は後胴103に固定された球軸受121
によって揺動自在に支持されている。そして、この各ス
ラストジャッキ119はトラス状に配設されることで、第
２パラレルリンク機構122を構成している。

【００４９】このように前胴101と中胴102とを第１パラ
レルリンク機構118で連結し、中胴102と後胴103とを第
２パラレルリンク機構122で連結したことで、各胴を連
結するフレーム等が不要となる。そして、この場合、第
１パラレルリンク機構118の各スラストジャッキ115より
も第２パラレルリンク機構122のスラストジャッキ119の
方が長尺であり、第１スラストジャッキ115の推進スト
ロークに対して第２スラストジャッキ119の推進ストロ
ークの方が大きく（本実施例では２倍に）設定されてい
る。なお、本実施例では、この第１及び第２パラレルリ
ンク機構118，122を１２本のスラストジャッキ115，119
で構成したが、その本数はトンネルボーリングマシンの
大きさなどに合わせて適宜設定すればよいものである。

【００５０】従って、このパラレルリンク機構118，122
において、各スラストジャッキ115，119の各作動ストロ
ークを変えることで、カッタヘッド105を有する前胴101
を中胴102に対して、あるいは、中胴102を後胴103に対
して屈曲し、その掘進方向を変更することができる。ま
た、このパラレルリンク機構118の各スラストジャッキ1
15の各駆動ロッドを伸縮することで、前胴101と中胴102
との相対位置を変更することができ、パラレルリンク機
構122の各スラストジャッキ119の各駆動ロッドを伸縮す
ることで、中胴102と後胴103との相対位置を変更するこ
とができる。

【００５１】ここで、前述した複数のスラストジャッキ
115，119から構成される第１及び第２パラレルリンク機
構118，122の制御システムの構成について説明するが、
この第１及び第２パラレルリンク機構118，122は推進ス
トローク以外はぼ同様の構成となっており、以下では、
第１パラレルリンク機構118についてのみ詳細に説明す
る。なお、以下では、説明を簡略化するために、第１パ
ラレルリンク機構118を６本のスラストジャッキ115a〜1
15fによって構成して説明する。

【００５２】図１２に示すように、スラストジャッキ11
5a〜115fにおいて、例えば、スラストジャッキ115aの図
示しないピストンによって仕切られた２つの圧力室には
油圧給排管123，124が連結されており、各油圧給排管12
3，124はそれぞれ非常遮断弁125，126を介してサーボ弁
127に連結されている。このサーボ弁127はスラストジャ
ッキ115aの各圧力室への圧油の供給及び排出を操作する
ものであって、連結管128，129を介して油圧給排源130
に連結されている。

【００５３】また、スラストジャッキ115aにはその作動
位置を検出する変位センサ131が装着されており、この
変位センサ131は制御部132を介してサーボアンプ133に
接続されている。そして、前述したサーボ弁127はこの
サーボアンプ133に接続されている。なお、この制御部1
32には複数のジョイスティックを有する操作部134と非
常停止ボタン135が接続されている。

【００５４】従って、変位センサ131はスラストジャッ
キ115aの作動位置を検出しており、その検出信号を制御
部132に出力している。制御部132はこの検出信号に基づ
いてサーボアンプ133に指令信号を出力し、サーボアン
プ133はその指令信号に基づいてサーボ弁127を制御し、
油圧給排源130とスラストジャッキ115aとの間で油圧の
給排を行うようになっている。なお、ここではスラスト
ジャッキ115aについてのみ説明したが、他のスラストジ
ャッキ115b〜115fについても同様の構成となっている。

【００５５】また、前胴101には、図７及び図９に示す
ように、４つのフロントグリッパ136が周方向にほぼ均
等間隔で装着されており、各フロントグリッパ136は内
蔵された油圧ジャッキ137によって径方向に駆動するこ
とができる。従って、この油圧ジャッキ137を駆動して
各フロントグリッパ136を径方向に張り出すと、このフ
ロントグリッパ136を前胴101内に収納した位置から、掘
削形成されたトンネル内壁面に圧接して前胴101を保持
する位置に移動させることができる。

【００５６】一方、中胴102及び後胴103には、図７及び
図１１に示すように、それぞれ第１及び第２支持体とし
ての第１及び第２リアグリッパ138，139が装着されてい
る。なお、この第１及び第２リアグリッパ138，139はほ
ぼ同様の構造であるため、第１リアグリッパ138につい
てのみ説明する。即ち、２つのリアグリッパシュー140
は周方向にほぼ均等間隔で中胴102内に装着されてお
り、各リアグリッパシュー140は内蔵された油圧ジャッ
キ141によって径方向に駆動することができる。従っ
て、この油圧ジャッキ141を駆動して各リアグリッパシ
ュー140を径方向に張り出すと、このリアグリッパシュ
ー140を中胴102内に収納した位置から、掘削形成された
トンネル内壁面に圧接して中胴102 を保持する位置に移
動させることができる。

【００５７】ここで、上述した本実施例のトンネルボー
リングマシンを用いたトンネル掘削方法について説明す
る。

【００５８】図７に示すように、油圧ジャッキ137を収
縮して各フロントグリッパ136を引き込んで前胴101内に
収納することで、前胴101を移動自在とする一方、第１
リアグリッパ138の油圧ジャッキ141を伸長して各リアグ
リッパシュー140を押し出して外周面を掘削形成された
トンネル内壁面に圧接することで、中胴102を移動不能
に保持する。この状態で、カッタ旋回モータ109を駆動
してカッタヘッド105を回転駆動させながら、第１パラ
レルリンク機構118の各スラストジャッキ115を伸長して
前胴101と共にカッタヘッド105を前方へ移動させる。す
ると、旋回するカッタヘッド105のローラカッタ106が岩
盤をせん断破壊し、この岩盤を掘削する。そして、この
ときに各スラストジャッキ115の各作動ストロークを変
えることで、前胴101は中胴102に対して折れ曲がり、カ
ッタヘッド105の向きを変えてトンネルの掘削方向を変
更することができる。

【００５９】また、図１２に示すように、制御部132に
は変位センサ131が検出したスラストジャッキ115の作動
位置の検出信号が入力されており、制御部132は予め設
定された掘削条件（掘削するトンネルの計画線形や掘削
速度等）及び変位センサ131の検出信号に基づいてサー
ボアンプ133に指令信号を出力してサーボ弁127を制御
し、油圧給排源130とスラストジャッキ115との間で油圧
の給排を行う。従って、各スラストジャッキ115は油圧
の給排によって所定量駆動し、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向
及びψ方向、θ方向、φ方向の制御が行われながら、カ
ッタヘッド105をこのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びψ方
向、θ方向、φ方向の６自由度運動させる。

【００６０】そして、各スラストジャッキ115を所定ス
トローク伸長すると、このスラストジャッキ115の駆動
を停止し、第２リアグリッパ139の油圧ジャッキ141を伸
長して各リアグリッパシュー140を押し出して外周面を
掘削形成されたトンネル内壁面に圧接することで、後胴
103を移動不能に保持する一方、第１リアグリッパ138の
油圧ジャッキ141を収縮して各リアグリッパシュー140を
引き込んで中胴102内に収納することで、中胴102を移動
自在とする。この状態で、カッタ旋回モータ109によっ
てカッタヘッド105を回転駆動させながら、第１パラレ
ルリンク機構118の各スラストジャッキ115を収縮するこ
とで前胴101と中胴102とを接近させると同時に、第２パ
ラレルリンク機構122の各スラストジャッキ119を伸長す
ることで、後胴103に対して前胴101及び中胴102を前進
させる。即ち、本実施例では、第１スラストジャッキ11
5のストロークに対して第２スラストジャッキ119のスト
ロークが２倍となっているので、両者のストロークの差
だけ前胴101及びカッタヘッド105が前進することとな
る。すると、回転駆動するカッタヘッド105が前方の岩
盤に押し付けられ、ローラカッタ106が岩盤を破砕して
掘削作業を行う。

【００６１】そして、このカッタヘッド105が第１スラ
ストジャッキ115のストロークと第２スラストジャッキ1
19のストロークとの差と同じ距離だけ掘進すると、第１
リアグリッパ138の各油圧ジャッキ141を伸長して各グリ
ッパシュー140がトンネル内壁面の圧接して保持すると
共に、第２リアグリッパ139の各油圧ジャッキ141を収縮
して各グリッパシュー140によるトンネル内壁面の圧接
を解除する。そして、カッタ旋回モータ109によってカ
ッタヘッド105を回転駆動し、第１パラレルリンク機構1
18の各スラストジャッキ115を伸長することで、中胴102
に対して前胴101及びカッタヘッド105を前方に推進させ
る。すると、回転駆動するカッタヘッド105が前方の岩
盤に押し付けられ、ローラカッタ106が岩盤を破砕す
る。このカッタヘッド105は第１スラストジャッキ115の
ストロークと同じ距離だけ掘進することとなる一方、こ
れと同時に、第２パラレルリンク機構122の各スラスト
ジャッキ119を収縮することで、中胴102に対して後胴10
3を前方に引き寄せる。

【００６２】この作動の繰り返しによって連続してトン
ネルを掘削していく。即ち、第１パラレルリンク機構11
8の各スラストジャッキ115と第２パラレルリンク機構12
2の各スラストジャッキ119とを交互に伸縮駆動させるこ
とによって、カッタヘッド105によって休みなく連続し
て岩盤を掘削することができる。そして、このローラカ
ッタ105の岩盤掘削によって生じたずりはカッタバケッ
ト107によってチャンバ室112内に取り込まれ、ホッパ11
3内に落下する。このホッパ113内に落下して集積された
ずりはベルトコンベヤ114によって外部に排出される。

【００６３】このように岩盤を掘削してトンネルを掘削
形成していく過程で、この掘削形成されたトンネルの壁
面が安定している場合は支保は不要であるが、若干不安
定であり、壁面から岩片が剥がれ落ちないようにリング
状の形成したＨ形綱や木製の板等を支保として用い、ト
ンネルを保護する。

【００６４】＜第３実施例＞図１３に本発明の第３実施
例に係るトンネル掘削機としてのトンネルボーリングマ
シンの断面概略、図１４にこのトンネルボーリングマシ
ンに適用される門型セグメントエレクタ装置の側面視、
図１５に門型セグメントエレクタ装置の正面視を示す。

【００６５】本実施例のＴＢＭにおいて、図１３に示す
ように、掘削機本体は円筒形状をなす前胴201と中胴202
と後胴103とから構成されている。この前胴201の前部に
は軸受204によってカッタヘッド205が回転自在に装着さ
れており、このカッタヘッド205は前面部には岩盤をせ
ん断破壊するローラカッタ206が多数枢着されている。
このカッタヘッド205の後部には内歯を有するリングギ
ヤ207が一体に固定される一方、前胴201には電動式ある
いは油圧式のカッタ旋回モータ208が固定されており、
このカッタ旋回モータ208の駆動ギヤ209がリングギヤ20
7に噛み合っている。

【００６６】また、前胴201には掘削して発生したずり
が内部に浸入しないように、カッタヘッド205側とカッ
タ旋回モータ208側とを仕切るバルクヘッド210が形成さ
れており、カッタヘッド205とこのバルクヘッド210との
間にはチャンバ室211が形成されている。そして、この
チャンバ室211にはずりを集積するホッパ212がバルクヘ
ッド210に固定されて配設され、このホッパ212の下部に
はこのホッパ212にて集積したずりを外部に排出するベ
ルトコンベヤ213が取付けられている。

【００６７】従って、カッタ旋回モータ208を駆動して
駆動ギヤ209を回転駆動すると、この駆動ギヤ209が噛み
合うリングギヤ207が回転し、リングギヤ207と一体のカ
ッタヘッド205を旋回し、ローラカッタ206が岩盤をせん
断破壊して掘削することができる。そして、カッタヘッ
ド205の開口部からチャンバ室112に取り込まれたずりは
ホッパ212内に落下し、このホッパ212内に集積されたず
りはベルトコンベヤ213によって外部に排出される。

【００６８】本実施例では、前胴201と中胴202と後胴20
3とが互いにシール部材214，215を介して揺動自在に嵌
合している。そして、前胴201と中胴202との間には第１
推進手段としての１２本のスラストジャッキ216が架設
されている。このスラストジャッキ216は油圧の給排に
よって伸縮作動するものであって、ジャッキ本体は前胴
201に固定された球軸受217によって揺動自在に支持さ
れ、ロッド先端部は中胴202に固定された球軸受218によ
って揺動自在に支持されている。そして、このスラスト
ジャッキ216は全体としてトラス状に配設されることで
第１パラレルリンク機構219を構成している。また、同
様に、中胴202と後胴203との間には第２推進手段として
の１２本のスラストジャッキ220が架設されている。こ
のスラストジャッキ220は油圧の給排によって伸縮作動
するものであって、ジャッキ本体は中胴202に固定され
た球軸受221によって揺動自在に支持され、ロッド先端
部は後胴203に固定された球軸受222によって揺動自在に
支持されている。そして、この各スラストジャッキ220
はトラス状に配設されることで、第２パラレルリンク機
構223を構成している。

【００６９】この場合、第１パラレルリンク機構219の
各スラストジャッキ216よりも第２パラレルリンク機構2
23のスラストジャッキ220の方が長尺であり、第１スラ
ストジャッキ216の推進ストロークに対して第２スラス
トジャッキ220の推進ストロークの方が大きく（本実施
例では２倍に）設定されている。なお、

【００７０】従って、このパラレルリンク機構219，223
において、各スラストジャッキ216，220の各作動ストロ
ークを変えることで、カッタヘッド205を有する前胴201
を中胴202に対して、あるいは、中胴202を後胴203に対
して屈曲し、その掘進方向を変更することができる。ま
た、このパラレルリンク機構219の各スラストジャッキ2
16の各駆動ロッドを伸縮することで、前胴201と中胴202
との相対位置を変更することができ、パラレルリンク機
構223の各スラストジャッキ220の各駆動ロッドを伸縮す
ることで、中胴202と後胴203との相対位置を変更するこ
とができる。

【００７１】なお、この各スラストジャッキ216，220か
ら構成される第１及び第２パラレルリンク機構219，223
の制御システムは、前述した第２実施例の第１及び第２
パラレルリンク機構118，122とほぼ同様であるため、説
明は省略する。

【００７２】前胴201には複数のフロントグリッパ224が
周方向にほぼ均等間隔で装着されており、各フロントグ
リッパ224は内蔵された図示しない油圧ジャッキによっ
て径方向に駆動することができる。従って、この油圧ジ
ャッキを駆動して各フロントグリッパ224を径方向に張
り出すと、このフロントグリッパ224を前胴201内に収納
した位置から、掘削形成されたトンネル内壁面に圧接し
て前胴201を保持する位置に移動させることができる。

【００７３】一方、中胴202及び後胴203にはそれぞれ第
１及び第２支持体としての第１及び第２リアグリッパ22
5，226が装着されている。この第１及び第２リアグリッ
パ225，226はほぼ同様の構造であって、２つのリアグリ
ッパシュー227が周方向にほぼ均等間隔で装着され、内
蔵された油圧ジャッキ228によって径方向に駆動するこ
とができる。従って、この油圧ジャッキ228を駆動して
各リアグリッパシュー227を径方向に張り出すと、この
リアグリッパシュー227を収納位置から、掘削形成され
たトンネル内壁面に圧接する保持位置に移動させること
ができる。

【００７４】なお、通常のＴＢＭは岩盤掘削用のトンネ
ル掘削機であり、前述した各リアグリッパ225，226によ
る掘進反力を得て前胴201を推進させるものであるが、
トンネル掘削中の地盤が岩盤層から一般土砂層に変化し
た場合には、掘削したトンネル壁面が軟弱であり、リア
グリッパ225，226によって掘進反力を得ることができな
い。そのため、本実施例のＴＢＭにあっては、シールド
掘削機のように、セグメントによって掘進反力を得て前
胴201が推進できるようになっている。

【００７５】即ち、後胴203の後部には円周方向に複数
のシールドジャッキ229が並設されており、後方に伸び
る駆動ロッドの先端部にはスプレッダ230が取付けられ
ている。従って、このシールドジャッキ229を作動して
掘進方向後方に駆動ロッドを伸長させると、掘削したト
ンネル内周面に構築された既設のセグメントＳにスプレ
ッダ230が押し付けられ、その反力により前胴201、中胴
202及び後胴203を前進させることができる。なお、後胴
203の後部内周面には既設のセグメントＳの外周面に密
着して後胴203内部への土砂の浸入を防止するテールパ
ッキン231が固着されている。

【００７６】そして、このシールドジャッキ229と共
に、後胴203の後部にはトンネル内壁面にセグメントＳ
を組付けるセグメントエレクタ装置232が装着されてい
る。図１4及び図１5 に示すように、このセグメントエ
レクタ装置232は門型をなし、後胴203の後部に固定され
た固定板233に設けられており、このエレクタ装置232は
シールドジャッキ229によって前進した後胴203と既設の
セグメントＳとの間の空所に新しいセグメントＳを装着
するものである。

【００７７】即ち、固定板233にはブラケット223によっ
て回転自在な８つの支持ローラ235が周方向均等間隔で
取付けられており、この８つの支持ローラ235によって
回転リング236が回転自在に支持され、この回転リング2
36には内歯を有するリングギヤ237が固定されている。
また、固定板233にはブラケット238によって油圧モータ
239が固定されており、この油圧モータ239の駆動ギヤ24
0がリングギヤ237の内歯に噛み合っている。従って、油
圧モータ239を駆動して駆動ギヤ240を回転駆動すると、
この駆動ギヤ240が噛み合うリングギヤ237が回転し、リ
ングギヤ237と一体の回転リング236を旋回することがで
きる。

【００７８】また、回転リング236には左右一対の固定
台241が固定されており、Ｕ字形状をなす移動枠体242の
左右端部がこの各固定台241にそれぞれガイドロッド243
によって移動自在に支持されており、それぞれ昇降ジャ
ッキ244によって昇降自在となっている。そして、この
移動枠体242の中央部には昇降台245が固定されており、
この昇降台245のスライドロッド246にはスライド体247
が移動自在に嵌合しており、このスライド体247に固定
された取付ブラケット248には連結ピン249によって吊り
金具250が着脱自在となっている。なお、この吊り金具2
50は下部がねじ部となっており、図示しない装置によっ
て搬入されたセグメントＳの内面に予め螺合されるもの
である。また、取付ブラケット248には取付ブラケット2
48の両側に位置してセグメントＳの内面を押える押え部
材251が取付けられている。

【００７９】従って、セグメントＳに螺合された吊り金
具250に対して、スライド体247を移動して取付ブラケッ
ト248と位置合せを行い、この吊り金具250を連結ピン24
9によって取付ブラケット248に連結することで、セグメ
ントＳを保持することができる。そして、昇降ジャッキ
244を駆動して駆動ロッドを伸縮すると、移動枠体242を
介して昇降台245が上下に移動し、この昇降台245を昇降
することで、保持したセグメントＳを昇降することがで
きる。更に、油圧モータ239を駆動してリングギヤ237と
共に回転リング236を旋回することで、保持したセグメ
ントＳをトンネル内壁面に沿って移動することができ
る。

【００８０】ここで、上述した本実施例のトンネルボー
リングマシンを用いたトンネル掘削方法について説明す
る。

【００８１】図１３に示すように、第１リアグリッパ22
5の油圧ジャッキ228を伸長して各リアグリッパシュー22
7を押し出して外周面を掘削形成されたトンネル内壁面
に圧接することで、中胴202を移動不能に保持し、この
状態で、カッタ旋回モータ208を駆動してカッタヘッド2
05を回転駆動させながら、第１パラレルリンク機構219
の各スラストジャッキ216を伸長して前胴201と共にカッ
タヘッド205を前方へ移動させる。すると、旋回するカ
ッタヘッド205のローラカッタ206が岩盤をせん断破壊
し、この岩盤を掘削する。そして、このときに各スラス
トジャッキ216の各作動ストロークを変えることで、前
胴201は中胴202に対して折れ曲がり、カッタヘッド205
の向きを変えてトンネルの掘削方向を変更することがで
きる。

【００８２】そして、各スラストジャッキ216を所定ス
トローク伸長すると、このスラストジャッキ216 の駆動
を停止し、第２リアグリッパ226の油圧ジャッキ228を伸
長して各リアグリッパシュー227を押し出して外周面を
掘削形成されたトンネル内壁面に圧接することで、後胴
203を移動不能に保持する一方、第１リアグリッパ225を
中胴202内に収納することで中胴102を移動自在とする。
この状態で、カッタ旋回モータ208によってカッタヘッ
ド205を回転駆動させながら、第１パラレルリンク機構2
19の各スラストジャッキ216を収縮することで前胴201と
中胴202とを接近させると同時に、第２パラレルリンク
機構223の各スラストジャッキ220を伸長することで、後
胴203に対して前胴201及び中胴202を前進させる。即
ち、本実施例では、第１スラストジャッキ216のストロ
ークに対して第２スラストジャッキ220のストロークが
２倍となっているので、両者のストロークの差だけ前胴
201が前進することとなり、回転駆動するカッタヘッド2
05が前方の岩盤に押し付けられ、ローラカッタ206が岩
盤を破砕して掘削作業を行う。

【００８３】そして、このカッタヘッド205が第１スラ
ストジャッキ216のストロークと第２スラストジャッキ2
20のストロークとの差と同じ距離だけ掘進すると、第１
リアグリッパ225をトンネル内壁面の圧接して保持する
と共に、第２リアグリッパ226によるトンネル内壁面の
圧接を解除する。この状態で、カッタ旋回モータ208に
よってカッタヘッド205を回転駆動し、第１パラレルリ
ンク機構219の各スラストジャッキ216を伸長すること
で、中胴202に対して前胴201を前方に推進させ、回転駆
動するカッタヘッド205が前方の岩盤に押し付けられ、
ローラカッタ206が岩盤を破砕する。このカッタヘッド2
05は第１スラストジャッキ216のストロークと同じ距離
だけ掘進することとなる一方、これと同時に、第２パラ
レルリンク機構223の各スラストジャッキ220を収縮する
ことで、中胴202に対して後胴203を前方に引き寄せる。

【００８４】この作動の繰り返しによって連続してトン
ネルを掘削していく。即ち、第１パラレルリンク機構21
9の各スラストジャッキ216と第２パラレルリンク機構22
3の各スラストジャッキ220とを交互に伸縮駆動させるこ
とによって、カッタヘッド205によって休みなく連続し
て岩盤を掘削することができる。そして、このローラカ
ッタ205の岩盤掘削によって生じたずりはチャンバ室211
内に取り込まれてホッパ212内に落下し、ホッパ212内に
集積されたずりはベルトコンベヤ213によって外部に排
出される。

【００８５】ところで、このように岩盤を掘削してトン
ネルを掘削形成していく過程で、この掘削形成されたト
ンネルの壁面が安定している場合は支保は不要である
が、若干不安定であり、壁面から岩片が剥がれ落ちない
ようにリング状の形成したＨ形綱や木製の板等を支保と
して用い、トンネルを保護する。また、岩盤を掘削して
トンネルを形成する場合に、掘削地盤が岩盤層から一般
土砂層に変化した場合には、シールドジャッキ229がセ
グメントＳにて掘進反力を得て前胴201及び中胴202、後
胴203を推進させる。

【００８６】即ち、複数のシールドジャッキ229のスプ
レッダ230を既設のセグメントＳへ押し付けた状態で、
このシールドジャッキ229を伸長することにより、その
押し付け反力によってトンネル掘削機本体、即ち、前胴
201及び中胴202、後胴203を前進させ、これと同時にカ
ッタ旋回モータ108を駆動してカッタヘッド205を旋回さ
せ、ローラカッタ206によって一般土砂層を掘削してい
く。そして、前胴201及び中胴202、後胴203からなる掘
削機本体が所定量前進すると、シールドジャッキ229の
何れか一つを縮み方向に作動し、スプレッダ230と既設
のセグメントＳとの間に空所を形成し、この空所にセグ
メントエレクタ装置232によって新しいセグメントＳを
装着する。

【００８７】図１４及び図１５に示すように、図示しな
い台車によってトンネル内に搬入されたセグメントＳに
対して、作業者はこのセグメントＳに吊り金具250を固
定する。そして、エレクタ装置232のスライド体247を移
動し、取付ブラケット248をセグメントＳに固定された
吊り金具250の上方に位置させ、この吊り金具250を連結
ピン249によって取付ブラケット248に連結する。このよ
うにセグメントＳを取付ブラケット248が保持した状態
で、昇降ジャッキ244を駆動して移動枠体242を介してし
昇降台245を昇降すると共に、油圧モータ239を駆動して
回転リング236を旋回することで昇降台245を旋回し、保
持したセグメントＳをトンネル内で移送してトンネル内
壁面の所定の位置に組付ける。そして、セグメントＳを
トンネル内壁面に固定すると、セグメントＳの保持を解
除し、元位置に戻る。この繰り返しによってトンネルを
構築していく。

【００８８】このように本実施例のＴＢＭでは、トンネ
ル掘削機本体（前胴201、中胴202、後胴203）をパラレ
ルリンク機構219，223 、あるいはシールドジャッキ229
によって前進させながらカッタヘッド205を旋回させ、
ローラカッタ206によって地盤を掘削し、掘削によって
生じたずりをホッパ212に集積してからベルトコンベヤ2
23によって外部に排出する一方、セグメントエレクタ装
置232によってセグメントＳをトンネル内壁面に装着す
ることで、トンネルを構築している。

【００８９】なお、上述した各実施例において、第１及
び第２推進手段としてパラレルリンク機構219，223 を
用いたが、第１推進手段をパラレルリンク機構219と
し、第２推進手段をスラストジャッキとしてもよく、あ
るいは、その逆でもよい。また、セグメントエレクタ装
置として門型セグメントエレクタ装置232を適用した
が、リンク式セグメントエレクタ装置を適用してもよい
ものである。

【００９０】＜第４実施例＞図１６に本発明の第４実施
例に係るトンネル掘削機としてのトンネルボーリングマ
シンの断面概略を示す。

【００９１】本実施例のＴＢＭにおいて、図１６に示す
ように、掘削機本体は円筒形状をなす前胴301と中胴302
と後胴303とから構成されている。この前胴301の前部に
は軸受304によってカッタヘッド305が回転自在に装着さ
れており、このカッタヘッド305は前面部にローラカッ
タ306及びスクレーパ307が装着されている。そして、こ
のカッタヘッド305の後部にはリングギヤ308が一体に固
定される一方、前胴301には複数のカッタ旋回モータ309
が固定されており、このカッタ旋回モータ309の駆動ギ
ヤ310がリングギヤ308に噛み合っている。また、前胴30
1にはバルクヘッド311が固定されることで、チャンバ室
312が形成されている。そして、このチャンバ室312には
ずりを集積するホッパ313が配設され、このホッパ313に
はこのホッパ313にて集積したずりを外部に排出するス
クリューコンベヤ314が接続されている。

【００９２】従って、カッタ旋回モータ309を駆動して
駆動ギヤ310を回転駆動すると、この駆動ギヤ310が噛み
合うリングギヤ308が回転してカッタヘッド305を旋回
し、ローラカッタ306が岩盤をせん断破壊する一方、ス
クレーパ307が掘削面を掻き取ることで岩盤を掘削する
ことができる。そして、掘削して生じたずりはチャンバ
室312内のホッパ313内に集積され、スクリューコンベヤ
314によって外部に排出される。

【００９３】本実施例では、前胴301と中胴302と後胴30
3とは互いに図示しないシール部材を介して揺動自在に
嵌合している。そして、前胴301と中胴302との間には第
１推進手段としての多数のスラストジャッキ315が架設
され、それぞれ球軸受316，317によって揺動自在に連結
されている。また、中胴302と後胴303との間には第２推
進手段としての多数のスラストジャッキ318が架設さ
れ、それぞれ球軸受319，320によって揺動自在に連結さ
れている。この場合、第１スラストジャッキ315よりも
第２スラストジャッキ318の方が長尺であり、第１スラ
ストジャッキ315の推進ストロークに対して第２スラス
トジャッキ318の推進ストロークの方が大きく（本実施
例では２倍に）設定されている。また、前胴301と中胴3
02、並びに中胴302と後胴303との間にはそれぞれ図示し
ない中折ジャッキが架設され、更に、各胴の間にはカッ
タトルクを受ける反力ジャッキ321，322が架設されてい
る。

【００９４】従って、この第１スラストジャッキ315を
駆動することで、前胴301と中胴302とを接近離反させ、
両者の相対位置を変えることができ、また、第２スラス
トジャッキ318を駆動することで、中胴302と後胴303と
を接近離反させ、両者の相対位置を変えることができ
る。また、各中折ジャッキを駆動することで、カッタヘ
ッド305を有する前胴301あるいは中胴302を後胴301に対
して屈曲し、その掘進方向を変更することができ、この
ときのカッタトルクを反力ジャッキ321，322が受け止め
ることができる。

【００９５】また、中胴302及び後胴303にはそれぞれ第
１及び第２支持体としての第１及び第２リアグリッパ32
3，324が装着されている。この第１及び第２リアグリッ
パ323，324はほぼ同様の構造であって、２つのリアグリ
ッパシュー325が周方向にほぼ均等間隔で装着され、内
蔵された油圧ジャッキ326によって径方向に駆動するこ
とができる。従って、この油圧ジャッキ326を駆動して
各リアグリッパシュー325を径方向に張り出すと、この
リアグリッパシュー325を収納位置から、掘削形成され
たトンネル内壁面に圧接する保持位置に移動させること
ができる。

【００９６】更に、本実施例のＴＢＭにあっては、後胴
303の後部に円周方向に複数のシールドジャッキ327が並
設されており、後方に伸びる駆動ロッドの先端部にはス
プレッダ328が取付けられている。従って、このシール
ドジャッキ327を作動して掘進方向後方に駆動ロッドを
伸長させると、掘削したトンネル内周面に構築された既
設のセグメントＳにスプレッダ328が押し付けられ、そ
の反力により前胴301、中胴302及び後胴303を前進させ
ることができる。なお、後胴303の後部内周面には既設
のセグメントＳの外周面に密着して後胴303内部への土
砂の浸入を防止するテールパッキン329が固着されてい
る。そして、このシールドジャッキ327と共に、後胴303
の後部にはトンネル内壁面にセグメントＳを組付けるセ
グメントエレクタ装置330が装着されている。このセグ
メントエレクタ装置230はシールドジャッキ327によって
前進した後胴303と既設のセグメントＳとの間の空所に
新しいセグメントＳを装着するものである。

【００９７】ここで、上述した本実施例のトンネルボー
リングマシンを用いたトンネル掘削方法について説明す
る。

【００９８】図１６に示すように、第１リアグリッパ32
3の油圧ジャッキ326を伸長し、各リアグリッパシュー32
5を掘削形成されたトンネル内壁面に圧接して中胴302を
移動不能に保持すし、この状態で、カッタ旋回モータ30
9を駆動してカッタヘッド305を回転駆動させながら、第
１スラストジャッキ315を伸長して前胴301と共にカッタ
ヘッド305を前方へ移動させる。すると、旋回するカッ
タヘッド305のローラカッタ306が岩盤をせん断破壊し、
スクレーパ307が掘削面を掻き取ることで岩盤を掘削す
る。そして、このときに各中折ジャッキを伸縮すること
で、前胴301は中胴302に対して折れ曲がり、カッタヘッ
ド305の向きを変えてトンネルの掘削方向を変更するこ
とができる。

【００９９】そして、第１スラストジャッキ315を所定
ストローク伸長すると、このスラストジャッキ315の駆
動を停止し、第２リアグリッパ324の油圧ジャッキ326を
伸長して各リアグリッパシュー325を押し出して外周面
を掘削形成されたトンネル内壁面に圧接することで、後
胴303を移動不能に保持する一方、第１リアグリッパ323
を中胴302内に収納することで中胴302を移動自在とす
る。この状態で、カッタ旋回モータ309によってカッタ
ヘッド305を回転駆動させながら、第１スラストジャッ
キ315を収縮することで前胴301と中胴302とを接近させ
ると同時に、第２スラストジャッキ318を伸長すること
で、後胴303に対して前胴301及び中胴302を前進させ
る。即ち、本実施例では、第１スラストジャッキ315の
ストロークに対して第２スラストジャッキ318のストロ
ークが２倍となっているので、両者のストロークの差だ
け前胴301が前進することとなり、回転駆動するカッタ
ヘッド305が前方の岩盤に押し付けられ、ローラカッタ3
06が岩盤を破砕して掘削作業を行う。

【０１００】そして、このカッタヘッド305が第１スラ
ストジャッキ315のストロークと第２スラストジャッキ3
18のストロークとの差と同じ距離だけ掘進すると、第１
リアグリッパ323をトンネル内壁面の圧接して保持する
と共に、第２リアグリッパ324によるトンネル内壁面の
圧接を解除する。この状態で、カッタ旋回モータ309に
よってカッタヘッド305を回転駆動し、第１スラストジ
ャッキ315を伸長することで、中胴302に対して前胴301
を前方に推進させ、回転駆動するカッタヘッド305が前
方の岩盤に押し付けられ、ローラカッタ306が岩盤を破
砕する。このカッタヘッド305は第１スラストジャッキ3
15のストロークと同じ距離だけ掘進することとなる一
方、これと同時に、第２スラストジャッキ318を収縮す
ることで、中胴302に対して後胴303を前方に引き寄せ
る。

【０１０１】この作動の繰り返しによって連続してトン
ネルを掘削していく。即ち、第１スラストジャッキ315
と第２スラストジャッキ318とを交互に伸縮駆動させる
ことによって、カッタヘッド305によって休みなく連続
して岩盤を掘削することができる。そして、このローラ
カッタ306及びスクレーパ307の岩盤掘削によって生じた
ずりはカッタヘッド305の隙間からチャンバ室312内に取
り込まれてホッパ313内に落下し、スクリューコンベヤ3
14によって外部に排出される。

【０１０２】そして、このように岩盤を掘削してトンネ
ルを掘削形成していく過程で、この掘削形成されたトン
ネルの壁面に対してリング状に形成したＨ形綱や木製の
板等を支保として用い、トンネルを保護する。また、岩
盤を掘削してトンネルを形成する場合に、掘削地盤が岩
盤層から一般土砂層に変化した場合には、シールドジャ
ッキ327がセグメントＳにて掘進反力を得て前胴301及び
中胴302、後胴303を推進させる。

【０１０３】即ち、複数のシールドジャッキ327のスプ
レッダ328を既設のセグメントＳへ押し付けた状態で、
このシールドジャッキ327を伸長することにより、その
押し付け反力によってトンネル掘削機本体、即ち、前胴
301及び中胴302、後胴303を前進させ、これと同時にカ
ッタ旋回モータ309を駆動してカッタヘッド305を旋回さ
せ、ローラカッタ306及びスクレーパ307によって一般土
砂層を掘削していく。そして、前胴301及び中胴302、後
胴303からなる掘削機本体が所定量前進すると、シール
ドジャッキ327の何れか一つを縮み方向に作動し、スプ
レッダ328と既設のセグメントＳとの間に空所を形成
し、この空所にセグメントエレクタ装置330によって新
しいセグメントＳを装着する。この繰り返しによってト
ンネルを構築していく。

【０１０４】＜第５実施例＞図１７に本発明の第５実施
例に係るトンネル掘削機としてのトンネルボーリングマ
シンの断面概略、図１８乃至図２３は本実施例のトンネ
ルボーリングマシンの要部を表すものであって、図１８
にトンネルボーリングマシン正面視、図１９に図１７の
XIX−XIX断面、図２０に図１７のXX−XX断面、図２１に
図１７のXXI−XXI断面、図２２に図１７のXXII−XXII断
面、図２３に図１７のXXIII−XXIII断面を示す。

【０１０５】本実施例のトンネルボーリングマシン（以
下、ＴＢＭと称する。）において、図１７乃至図２０に
示すように、円筒形状をなす胴体401の前部には軸受402
によってカッタヘッド403が回転自在に装着されてお
り、このカッタヘッド403は前面部には岩盤をせん断破
壊するローラカッタ404が多数枢着されると共に、掘削
面を掻き取るスクレーパ405が取付けられている。そし
て、このカッタヘッド403の後部には内歯を有するリン
グギヤ406が一体に固定される一方、胴体401には電動式
あるいは油圧式のカッタ旋回モータ407が固定されてお
り、このカッタ旋回モータ407の駆動ギヤ408がリングギ
ヤ406に噛み合っている。

【０１０６】従って、カッタ旋回モータ407を駆動して
駆動ギヤ408を回転駆動すると、この駆動ギヤ408が噛み
合うリングギヤ406が回転し、リングギヤ406と一体のカ
ッタヘッド403を旋回し、ローラカッタ404が岩盤をせん
断破壊して掘削する一方、スクレーパ405が掘削面を掻
き取ることで岩盤を掘削することができる。

【０１０７】また、胴体401には２つのフロントグリッ
パ409が左右にほぼ均等間隔で装着されており、各フロ
ントグリッパ409は内蔵された油圧ジャッキ410によって
径方向に駆動することができる。更に、胴体401の下部
にはガイダンス411が装着されており、このガイダンス4
11は内蔵された油圧ジャッキ412によって径方向に駆動
することができる。従って、この油圧ジャッキ410を駆
動して各フロントグリッパ409を径方向に張り出すと、
このフロントグリッパ409を胴体401内に収納した位置か
ら、掘削形成されたトンネル内壁面に圧接して胴体401
を保持する位置に移動させることができる。また、油圧
ジャッキ412を駆動してガイダンス411を下方向に張り出
すことで、胴体401の上下位置を修正することができ
る。

【０１０８】胴体401の後方には掘削反力受け用のリン
グフレーム413が配設されており、このリングフレーム4
13の上部に一体に形成された半円形状のルーフ部414 が
胴体410の後部に嵌合している。そして、胴体401とリン
グフレーム413との間には第１推進手段としての１２本
の第１スラストジャッキ415が架設されている。この第
１スラストジャッキ415は油圧の給排によって伸縮作動
するものであって、ジャッキ本体は胴体401に固定され
た球軸受416によって揺動自在に支持され、ロッド先端
部はリングフレーム413に固定された球軸受417によって
揺動自在に支持されている。そして、この第１スラスト
ジャッキ415はそれぞれ隣合って配設された関係が、例
えば、互いに隣接する一方の第１スラストジャッキがカ
ッタヘッド403の周方向一方に傾斜し、他方の第１スラ
ストジャッキが周方向他方に傾斜して全体としてトラス
状に配設されることでパラレルリンク機構418を構成し
ている。

【０１０９】従って、このパラレルリンク機構418にお
いて、各第１スラストジャッキ415の各作動ストローク
を変えることで、カッタヘッド403を有する胴体401はリ
ングフレーム413に対して屈曲し、その掘進方向を変更
することができる。また、このパラレルリンク機構418
の各第１スラストジャッキ415の各駆動ロッドを伸縮す
ることで、胴体401とリングフレーム413との相対位置を
変更することができる。

【０１１０】このリングフレーム413の後部には既設ト
ンネルの内壁面にリングビーム（支保工）Ｂを組付ける
リンク式のリングビームエレクタ装置417が設けられて
いる。即ち、リングフレーム413の後部にはブラケット4
18によって回転自在な４つの支持ローラ419が周方向ほ
ぼ均等間隔で取付けられており、この４つの支持ローラ
419によって旋回リング420が回転自在に支持され、この
旋回リング420は図示しない油圧モータによって旋回で
きるようになっている。そして、旋回リング420には一
対の回動リンク421を介して移動台422が支持されてお
り、この移動台422には吊り金具423が装着され、図示し
ない装置によって既設トンネル内に搬入されたリングビ
ームＢをこの吊り金具423によって吊り上げることがで
きる。

【０１１１】また、リングフレーム413の後部には多数
の連結部材424によって保持板425が胴体401のほぼ中央
に位置するように固定されており、この保持板425には
四角筒形状をなす第１ガイド筒426の前端部が固定さ
れ、この第１ガイド筒426の後部はトンネル内を後方に
延設されている。そして、この第１ガイド筒426にはリ
ングビームエレクタ装置417に隣接してリングビーム拡
張装置427が装着されると共に、第１及び第２支持体と
しての第１及び第２リアグリッパ428，429が装着されて
いる。

【０１１２】即ち、リングビーム拡張装置427におい
て、図１７及び図２１に示すように、第１ガイド筒426
の両側には長手方向に沿って上下一対のガイド部材43
0，431が設けられており、各ガイド部材430，431には伸
縮ロッド432，433が移動自在に装着され、第１リアグリ
ッパ428に装着された移動ジャッキ434によって移動する
ことができる。そして、この伸縮ロッド432，433の上端
部及び下端部は上下一対の湾曲アーム435，436に連結さ
れており、この湾曲アーム435，436には拡張機構437が
装着されている。

【０１１３】また、第１リアグリッパ428において、図
１７及び図２２に示すように、第１ガイド筒426には固
定ブロック438が固定されており、この固定ブロック438
には既設トンネルの径方向に沿う４つの支持筒439が取
付けられている。そして、各支持筒439にはそれぞれグ
リッパジャッキ440が装着され、駆動ロッドの先端部に
はトンネル内壁面に圧接する円弧状のリアグリッパシュ
ー441が装着されている。従って、第１リアグリッパ428
のグリッパジャッキ440を駆動し、駆動ロッドを伸長し
て各リアグリッパシュー441をトンネル内壁面に圧接す
ることで、第１ガイド筒426を介してリングフレーム413
をトンネル内で移動不能に保持することができる。

【０１１４】更に、第２リアグリッパ429において、図
１７及び図２３に示すように、第１ガイド筒426の外周
面には第２ガイド筒442が既設トンネルの長手方向に沿
って移動自在に装着されており、この第２ガイド筒442
には移動ブロック443が固定されている。そして、この
移動ブロック443には既設トンネルの径方向に沿う４つ
の支持筒444が取付けられ、各支持筒444にはそれぞれグ
リッパジャッキ445が装着されており、駆動ロッドの先
端部にはトンネル内壁面に圧接する円弧状のリアグリッ
パシュー446が装着されている。従って、第２リアグリ
ッパ429のグリッパジャッキ445を駆動し、駆動ロッドを
伸長して各リアグリッパシュー446をトンネル内壁面に
圧接することで、第２ガイド筒426をトンネル内で移動
不能に保持することができる。

【０１１５】そして、前述した第１リアグリッパ428の
固定ブロック438と第２リアグリッパ439の移動ブロック
443との間には第２推進手段としての２本の第２スラス
トジャッキ447が架設されている。従って、この第２ス
ラストジャッキ447を駆動することで、第１リアグリッ
パ428と第２リアグリッパ429とを接近離反させ、両者の
相対位置を変えることができる。

【０１１６】なお、上述した第１推進手段としてのパラ
レルリンク機構418の第１スラストジャッキ415よりも第
２推進手段としての第２スラストジャッキ447の方が長
尺であり、第１スラストジャッキ415の推進ストローク
に対して第２スラストジャッキ447の推進ストロークの
方が大きく（本実施例では２倍に）設定されている。ま
た、この２本の第２スラストジャッキ447の合計推力
は、パラレルリンク機構418を構成する１２本の第１ス
ラストジャッキ415の合計推力と同等か、それ以上に設
定されている。

【０１１７】また、図１７に示すように、胴体401には
バルクヘッド448が固定されることで、チャンバ室449が
形成されている。そして、このチャンバ室449内にはロ
ーラカッタ404が破砕したずりを集積するホッパ450が固
定されると共に、第１ガイド筒426内には掘削した岩盤
を搬出するベルトコンベヤ451が配設されており、ベル
トコンベヤ451の一端部はホッパ450の下部に連結され、
他端部はトンネル後方に延設されている。

【０１１８】ここで、上述した本実施例のトンネルボー
リングマシンを用いたトンネル掘削方法について説明す
る。

【０１１９】図１７に示すように、油圧ジャッキ410を
収縮して各フロントグリッパ409を引き込んで胴体401内
に収納することで、胴体401を移動自在とする一方、第
１リアグリッパ428の油圧ジャッキ440を伸長して各リア
グリッパシュー441を押し出して外周面を掘削形成され
たトンネル内壁面に圧接することで、この第１リアグリ
ッパ428及び第１ガイド筒426を介してリングフレーム41
3を移動不能に保持する。この状態で、カッタ旋回モー
タ407を駆動してカッタヘッド403を回転駆動させなが
ら、第１パラレルリンク機構418の各第１スラストジャ
ッキ415を伸長する。すると、リングフレーム413に対し
て胴体401と共にカッタヘッド403を前方へ移動し、旋回
するカッタヘッド403のローラカッタ404が岩盤をせん断
破壊し、この岩盤を掘削する。そして、このときに各ス
ラストジャッキ415の各作動ストロークを変えることで
胴体401が折れ曲がり、カッタヘッド403の向きを変えて
トンネルの掘削方向を変更することができる。

【０１２０】このとき、カッタヘッド403が前方の岩盤
を掘削する際に発生する掘削反力は、このカッタヘッド
403から第１パラレルリンク機構418（第１スラストジャ
ッキ415）を介してリングフレーム413に伝達され、更
に、第１ガイド筒426を介して第１リアグリッパ428に伝
達されて受け止めることとなる。

【０１２１】そして、各第１スラストジャッキ415を所
定ストローク伸長すると、このスラストジャッキ415の
駆動を停止し、第２リアグリッパ429の油圧ジャッキ440
を伸長して各リアグリッパシュー441を押し出して外周
面を掘削形成されたトンネル内壁面に圧接することで、
第２リアグリッパ429を移動不能に保持する一方、第１
リアグリッパ428の油圧ジャッキ440を収縮して各リアグ
リッパシュー441を引き込んで収納することで、第１リ
アグリッパ428を移動自在とする。この状態で、カッタ
旋回モータ408によってカッタヘッド403を回転駆動させ
ながら、パラレルリンク機構418の第１スラストジャッ
キ415を収縮することで胴体401とリングフレーム413と
を接近させると同時に、第２スラストジャッキ447を伸
長することで、第２リアグリッパ429に対して胴体401リ
ングフレーム413、第１リアグリッパ428等を前進させ
る。即ち、本実施例では、第１スラストジャッキ415の
ストロークに対して第２スラストジャッキ447のストロ
ークが２倍となっているので、両者のストロークの差だ
け胴体401等が前進することとなる。すると、回転駆動
するカッタヘッド403が前方の岩盤に押し付けられ、ロ
ーラカッタ404が岩盤を破砕して掘削作業を行う。

【０１２２】その後、カッタヘッド403が第１スラスト
ジャッキ415のストロークと第２スラストジャッキ447の
ストロークとの差と同じ距離だけ掘進すると、第１リア
グリッパ428の各油圧ジャッキ440を伸長して各グリッパ
シュー441がトンネル内壁面の圧接して保持すると共
に、第２リアグリッパ429の各油圧ジャッキ440を収縮し
て各グリッパシュー441によるトンネル内壁面の圧接を
解除する。そして、カッタ旋回モータ408によってカッ
タヘッド403を回転駆動し、第１パラレルリンク機構418
の各スラストジャッキ415を伸長することで、リングフ
レーム413に対して胴体401を前方に推進させる。する
と、回転駆動するカッタヘッド403が前方の岩盤に押し
付けられ、ローラカッタ404が岩盤を破砕する。このカ
ッタヘッド403は第１スラストジャッキ415のストローク
と同じ距離だけ掘進することとなる一方、これと同時
に、第２スラストジャッキ447を収縮することで、第１
リアグリッパ428に対して第２リアグリッパ429を前方に
引き寄せる。

【０１２３】この作動の繰り返しによって連続してトン
ネルを掘削していく。即ち、パラレルリンク機構418の
各第１スラストジャッキ415と第２スラストジャッキ447
とを交互に伸縮駆動させることによって、カッタヘッド
403によって休みなく連続して岩盤を掘削することがで
きる。そして、このローラカッタ404の岩盤掘削によっ
て生じたずりはチャンバ室449内に取り込まれ、ホッパ4
50内に落下する。このホッパ450内に落下して集積され
たずりはベルトコンベヤ451によって外部に排出され
る。

【０１２４】このように岩盤を掘削してトンネルを掘削
形成していく過程で、この掘削形成されたトンネルの壁
面が安定している場合は不要であるが、若干不安定であ
る場合には、トンネル内壁面から岩片が剥がれ落ちない
ようにリングビームＢを支保として用いてトンネルを保
護する。即ち、リングビームエレクタ装置417におい
て、既設トンネル内に搬入されたリングビームＢに対し
て、旋回リング420を回転すると共に回動リンク421を回
動して吊り金具423を移動し、この吊り金具423によって
リングビームＢを吊り上げる。そして、この吊り上げた
リングビームＢを所定の位置に移送し、既設トンネルの
内壁面にこのリングビームＢを組付ける。その後、リン
グビーム拡張装置427によってリングビームＢを拡張し
て正規の位置に固定する。この作業は、リングフレーム
413と第１リアグリッパ428との間の空間部で行われるこ
ととなり、推進機構などが邪魔とならずに容易に行うこ
とができる。

【０１２５】上述した実施例にあっては、岩盤を破砕し
てトンネルを掘削するトンネルボーリングマシンを用い
て説明したが、本発明のトンネル掘削機及びトンネル掘
削方法はこのタイプの掘削機に限定されるものではな
く、軟弱で水分の多い地盤を掘削するシールド掘削機に
適用することも可能であり、同然の如く、前述と同様の
作用効果を奏することができる。

【０１２６】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明のトンネル掘削機によれば、筒状の胴体の前
部に回転自在なカッタヘッドを装着してカッタヘッド駆
動手段によって駆動回転可能とすると共に、胴体の後方
に既設トンネルの内壁面に圧接自在な前後一対の第１支
持手段及び第２支持手段を配設し、胴体とこの第１支持
手段との間に第１推進手段を架設すると共に第１支持手
段と第２後部手段との間に第２推進手段を架設したの
で、第１支持手段及び第２支持手段を交互に作動させる
と共に、第１推進手段及び第１推進手段を交互に作動さ
せることで、胴体を停止することなく継続して前進させ
ることができ、カッタヘッドによる地盤の掘削を連続し
て行って掘削作業効率の向上を図ることができる。

【０１２７】また、本発明のトンネル掘削機によれば、
第１推進手段の推進ストロークに対して第２推進手段の
推進ストロークを大きく設定したので、第１推進手段の
後退時にも第２推進手段の推進ストロークによって胴体
及びカッタヘッドを前進させることで、前方の地盤を連
続して掘削することができる。

【０１２８】また、本発明のトンネル掘削機によれば、
胴体の後方に掘削反力受け用リングフレームを配設して
胴体とこの掘削反力受け用リングフレームとの間に第１
推進手段を架設し、掘削反力受け用リングフレームと第
１支持手段との間に連結フレームを架設したので、胴体
と第１支持手段との間、即ち、掘削反力受け用リングフ
レームと第１支持手段との間に作業空間を確保すること
で、支保工などの組立作業などをこの広い作業空間で行
うことができ、作業者のかかる負担を軽減して作業性の
向上を図ることができる。

【０１２９】また、本発明のトンネル掘削方法によれ
ば、カッタヘッドを駆動回転させながら第１支持体を起
点として胴体を前進させることでカッタヘッドによって
前方の地盤を掘削し、胴体に対して第１支持体を引き寄
せると共に、第１支持体より後方に位置する第２支持体
を起点として胴体及び第１支持体を前進させることでカ
ッタヘッドによって前方の地盤を掘削し、第１支持体に
対して第２支持体を引き寄せると共に、第１支持体を起
点として胴体を前進させることでカッタヘッドによって
前方の地盤を掘削するようにしたので、胴体を停止する
ことなく継続して前進させてカッタヘッドによる地盤の
掘削を連続して行うことで、掘削作業効率の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るトンネル掘削機とし
てのトンネルボーリングマシンの断面概略図である。

【図２】トンネルボーリングマシン正面図である。

【図３】図１のIII−III断面図である。

【図４】図１のIV−IV断面図である。

【図５】図１のＶ−Ｖ断面図である。

【図６】本実施例のトンネルボーリングマシンによる掘
削動作を表す概略図である。

【図７】本発明の第２実施例に係るトンネル掘削機とし
てのトンネルボーリングマシンの断面概略図である。

【図８】トンネルボーリングマシン正面図である。

【図９】図７のIX−IX断面図である。

【図１０】図７のＸ−Ｘ断面図である。

【図１１】図７のXI−XI断面図である。

【図１２】推進機構としてのパラレルリンク機構の概略
図である。

【図１３】本発明の第３実施例に係るトンネル掘削機と
してのトンネルボーリングマシンの断面概略図である。

【図１４】トンネルボーリングマシンに適用される門型
セグメントエレクタ装置の側面図である。

【図１５】門型セグメントエレクタ装置の正面図であ
る。

【図１６】図である。

【図１７】本発明の第５実施例に係るトンネル掘削機と
してのトンネルボーリングマシンの断面概略図である。

【図１８】トンネルボーリングマシン正面図である。

【図１９】図１７のXIX−XIX断面図である。

【図２０】図１７のXX−XX断面図である。

【図２１】図１７のXXI−XXI断面図である。

【図２２】図１７のXXII−XXII断面図である。

【図２３】図１７のXXIII−XXIII断面図である。

【図２４】従来のＴＢＭの推進機構による掘削サイクル
を表す概略図である。

【符号の説明】

１１胴体２６カッタヘッド２９カッタ旋回モータ３１ガイド筒３２リアサポート３５第１リアグリッパ（第１支持手段）３５第２リアグリッパ（第２支持手段）４２第１スラストジャッキ（第１推進手段）４３第２スラストジャッキ（第２推進手段）１０１前胴（胴体）１０２中胴１０３後胴１０５カッタヘッド１０９カッタ旋回モータ１３８第１リアグリッパ（第１支持手段）１３９第２リアグリッパ（第２支持手段）１１５第１スラストジャッキ（第１推進手段）１１８第１パラレルリンク機構１１９第２スラストジャッキ（第２推進手段）１２２第２パラレルリンク機構２０１前胴（胴体）２０２中胴２０３後胴２０５カッタヘッド２０８カッタ旋回モータ２１６第１スラストジャッキ（第１推進手段）２１９第１パラレルリンク機構２２０第２スラストジャッキ（第２推進手段）２２３第２パラレルリンク機構２２５第１リアグリッパ（第１支持手段）２２６第２リアグリッパ（第２支持手段）３０１前胴（胴体）３０２中胴３０３後胴３０５カッタヘッド２０９カッタ旋回モータ３１５第１スラストジャッキ（第１推進手段）３１８第２スラストジャッキ（第２推進手段）３２３第１リアグリッパ（第１支持手段）３２４第２リアグリッパ（第２支持手段）４０１胴体４０３カッタヘッド４０７カッタ旋回モータ４１５第１スラストジャッキ（第１推進手段）４１８第１パラレルリンク機構４２６第１ガイド筒（連結フレーム）４４７第２スラストジャッキ（第２推進手段）４２８第１リアグリッパ（第１支持手段）４２９第２リアグリッパ（第２支持手段）４４２第２ガイド筒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状の胴体と、該胴体の前部に回転自在
に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを駆動回
転するカッタヘッド駆動手段と、前記胴体の後方に配設
されて前記既設トンネルの内壁面に圧接自在な前後一対
の第１支持手段及び第２支持手段と、前記胴体と前記第
１支持手段との間に架設された第１推進手段と、前記第
１支持手段と前記第２後部手段との間に架設された第２
推進手段とを具えたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】請求項１記載のトンネル掘削機におい
て、前記第１推進手段の推進ストロークに対して前記第
２推進手段の推進ストロークが大きく設定されたことを
特徴とするトンネル掘削機。
【請求項３】請求項１記載のトンネル掘削機におい
て、前記胴体の後方には掘削反力受け用リングフレーム
が配設され、該胴体と該掘削反力受け用リングフレーム
との間に前記第１推進手段が架設され、該掘削反力受け
用リングフレームと前記第１支持手段との間には連結フ
レームが架設されたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項４】胴体の前部に装着されたカッタヘッドを
駆動回転させながら、まず、第１支持体を起点として胴
体を前進させることで、前記カッタヘッドによって前方
の地盤を掘削し、次に、前記胴体に対して前記第１支持
体を引き寄せると共に、該第１支持体より後方に位置す
る第２支持体を起点として前記胴体及び前記第１支持体
を前進させることで、前記カッタヘッドによって前方の
地盤を掘削し、前記第１支持体に対して前記第２支持体
を引き寄せると共に、該第１支持体を起点として前記胴
体を前進させることで、前記カッタヘッドによって前方
の地盤を掘削するようにしたことを特徴とするトンネル
掘削方法。