JPH10176486A - トンネル築造方法及びトンネル掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル掘削機の前胴部側において掘削され
た直後の壁面に該壁面の支保である吹付けコンクリート
による一定厚みの覆工層を能率よく施工し、トンネル掘
削機の後方側において行われていた吹付けコンクリート
による種々の弊害をなくする。 【解決手段】 トンネル掘削機の後胴部２を既に施工し
たコンクリート覆工層C'にリアグリッパ６を介して支持
させたのち、前胴部１を前進させて回転カッター板３に
よりトンネルを掘削すると共に該カッター板３の背面外
周壁部に放射状に設けているリブプレート20、20間の開
口部10を通じて掘削壁面Ｔに前胴部１内から吹付けノズ
ル７を周方向に往復回動させながらコンクリートを吹付
けて肉厚の覆工層Ｃを形成し、この覆工層Ｃを開口部10
の後端側に突設している整形カッター11によって一定厚
みに切削整形すると共に開口部10を通じて吹付けコンク
リートのリバンウドや肌落ちした岩塊片及びコンクリー
ト切削片を落とし込んでずりと共にリブプレートにより
掻き上げ、搬出手段に投入するように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は掘削した周壁面に吹
付けコンクリートによる覆工を施しながらトンネルを築
造する方法とそのトンネル掘削機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】岩盤を全断面で掘削するＴＢＭ（トンネ
ルボーリングマシン）は、シールド掘削機のようにスキ
ンプレートを有しない場合でも推進用のスラストジャッ
キや掘削壁面に反力をとるグリッパジャッキなどのジャ
ッキ装置、さらにはチャンバーから機内後方に掘削ずり
を排出するベルトコンベア等を装備している関係上、機
内が狭くなっているために、吹付けコンクリートによる
掘削壁面を支保するための覆工作業は、一般に作業空間
の広いＴＢＭ後方空間部において行っている。

【０００３】一方、薄い粘土層や破砕帯が存在したり亀
裂が発達した地山は外圧に対して脆く、このような地山
をＴＢＭで掘削すると、ＴＢＭの後方での支保作業時に
おいて掘削壁面の緩みによる肌落ち（崩落）が発生し、
その肌落ちした土砂の撤去作業や壁面の修復作業を必要
とするばかりでなく、修復するための材料のロスが生じ
て不経済であり、その上、リバンウドする吹付けコンク
リートによる作業環境の悪化やそのリバウンド材の撤去
作業を必要とする等の問題点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような肌落ちの
原因としては、カッター板により掘削された周壁面がＴ
ＢＭの後方に露出するまでに弛緩することや、ＴＢＭの
フロントグリッパーおよびメイングリッパーによる押圧
力、さらには、急激な方向制御によるＴＢＭの胴部と掘
削壁面との摺接や、剥離状態の岩塊がカッター板に設け
ているスクレーパに取り込まれなく掘削壁面に残存する
ことなどがあげられる。大規模な肌落ちが予想される地
山を掘削するには、カッター板の前方地盤を事前に改良
することが行われているが、上記のような比較的小規模
な肌落ちが発生し易い地山にこのような前方地盤の改良
を施すことは不経済であるばかりでなく、作業能率が著
しく低下するという問題点がある。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところはカッター板により掘
削された直後の周壁面に該周壁面を支保するためのコン
クリート吹付けによる覆工を施して掘削壁面の緩みによ
る肌落ちを生じさせることなく円滑且つ精度よく施工し
得るトンネル築造方法とこの方法に使用するトンネル掘
削機を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係るトンネル築造方法は、前端
に回転カッター板を配設してなる掘削部に対してトンネ
ル長さ方向に伸縮自在に連結している推進部をトンネル
周壁面に支持させた状態で掘削部を前進させながら上記
回転カッター板により掘削部よりも大径のトンネルを掘
削する工程と、この回転カッター板による掘進工程時に
上記カッター板の背面側から該カッター板の背面外周壁
部に設けている径方向の開口部を通じて掘削壁面にコン
クリートを吹付けてコンクリート覆工層を形成する工程
と、この工程後に掘削部を既に硬化したコンクリート覆
工層に支持させる一方、トンネル周壁面からの推進部の
支持を解いて該推進部を掘削部側に引き寄せる工程とを
繰り返し行うことを特徴とする特徴とするものである。

【０００７】上記トンネル築造方法において、請求項２
に係る発明は、上記カッター板の背面側から該カッター
板の背面外周壁部に設けている径方向の開口部を通じて
掘削壁面にコンクリートを吹付けてコンクリート覆工層
を形成すると共に上記開口部の後端側に突設している整
形カッターによって該コンクリート覆工層の肉厚部を切
削して上記掘削部が通過可能な内径のコンクリート覆工
層に整形する工程を備えていることを特徴とするもので
ある。

【０００８】請求項３は本発明の別なトンネル築造方法
に係るものであって、前端に回転カッター板を配設して
なる掘削部に対してトンネル長さ方向に伸縮自在に連結
している推進部をトンネル周壁面に支持させた状態で掘
削部を前進させながら上記回転カッター板により掘削部
よりも大径のトンネルを掘削する工程と、所定長さのト
ンネル掘削後、掘削部を上記推進部側に後退させる工程
と、掘削部の後退後に上記カッター板の背面側から該カ
ッター板の背面外周壁部に設けている径方向の開口部を
通じて掘削壁面にコンクリートを吹付けてコンクリート
覆工層を形成すると共に掘削部を前進させる工程と、こ
の工程後に掘削部を既に硬化したコンクリート覆工層に
支持させる一方、トンネル周壁面からの推進部の支持を
解いて該推進部を掘削部側に引き寄せる工程とを繰り返
し行うことを特徴とするものである。

【０００９】この請求項３に係る発明において、請求項
４に係る発明は、上記カッター板の背面側から該カッタ
ー板の背面外周壁部に設けている径方向の開口部を通じ
て掘削壁面にコンクリートを吹付けてコンクリート覆工
層を形成すると共に上記開口部の後端側に突設している
整形カッターによって該コンクリート覆工層の肉厚部を
切削して上記掘削部が通過可能な内径のコンクリート覆
工層に整形する工程を備えているものである。なお、上
記いずれの方法においても、請求項５に記載したよう
に、コンクリートの吹付けは、岩質に応じて掘削壁面の
必要個所のみ行ってもよい。

【００１０】請求項６に係る発明は、上記トンネル築造
方法を実施するためのトンネル掘削機であって、掘削す
べきトンネルの径方向に伸縮自在なフロントグリッパを
備えた掘削部と、該掘削部の後方にスラストジャッキを
介してトンネル長さ方向に伸縮自在に連結され且つトン
ネル径方向に伸縮自在なリアグリッパを備えた推進部
と、上記掘削部の開口前方に、開口部を介して掘削部に
回転自在に支持され且つトンネル進行方向の掘削刃とト
ンネル径方向の掘削刃とを備えたカッター板と、上記掘
削部内に配設された上記カッター板の回転駆動手段と掘
削ずりの搬出手段とを備えてなるトンネル掘削機であっ
て、上記開口部内にその先端をトンネル周壁面に臨ませ
たコンクリート吹付けノズルを周方向に旋回動自在に配
設している構造を有している。

【００１１】上記トンネル掘削機において、請求項７に
係る発明は、上記カッター板の開口部の後方側に、カッ
ター板と一体に回動して上記吹付けノズルにより掘削壁
面に吹付けられたコンクリート覆工層を切削する整形カ
ッターを取付けていることを特徴とするものであり、請
求項８に係る発明は、上記整形カッターはカッター板の
外周壁部から掘削壁面に向かう突出長を調整可能に構成
していることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】リアグリッパを伸長させて掘削壁面側に圧着さ
せることにより推進部を該掘削壁面に支持させたのち、
その支持部に反力をとってスラストジャッキを伸長させ
ることにより掘削部を前進させ、該掘削部の前端に装着
した回転カッター板に突設しているトンネル長さ方向の
掘削刃により前方地盤を掘削すると共にカッター板の外
周縁部に突設しているトンネル径方向の掘削刃によりカ
ッター板の外周方の地盤を掘削してトンネル全周または
少なくともトンネル上半部を予定径よりも大径に掘削す
る。

【００１３】さらに、トンネルの掘進中にカッター板の
背面側空間部に配設しているコンクリート吹付けノズル
からカッター板の外周壁部に設けている径方向の開口部
を通じてカッター板により掘削された直後の掘削壁面に
コンクリートを吹付けて所定厚みよりも肉厚のコンクリ
ート覆工層を形成する。このコンクリートの吹付け施工
は、カッター板の外周壁部に上記開口部を周方向に小間
隔毎に設けておく一方、該開口部に臨ませたノズルのコ
ンクリート吹出し口を周方向に往復回動させながら行う
ものであり、従って、掘削壁面の少なくとも上周部に上
記コンクリート覆工層を施工することができる。さら
に、このコンクリート覆工層は、回転しながら掘進する
上記カッター板の開口部の後端側に突設している整形カ
ッターにより所定厚みの表面が滑らかなコンクリート覆
工層に切削、整形し、このコンクリート覆工層の内周面
と掘削部間に該掘削部と推進部が通過可能な隙間を確保
するものである。

【００１４】なお、カッター板の外周壁部に設けている
開口部を、外周壁部の全周に亘って周方向に一定間隔毎
に放射状に設けたリブフレート間により形成しておけ
ば、上周部側の隣接するリブプレート間の開口部を通じ
てカッター板の背面空間部に落ち込む吹付けコンクリー
トのリバウンド材や整形カッターによって切削された切
削片、或いは肌落ちした岩塊片は、空間部内に配設して
いるベルトコンベアよりなる搬出手段の搬出始端部上に
受け入れられると共に受け入れられないリバウンド材や
肌落ちした岩塊片などは下周部側の隣接するリブプレー
ト間に収納され、掘削されたずりと共にカッター板の回
転に従ってリブプレートに掻き上げられたのち、下方に
落下して上記搬出手段の搬出始端部上に受け入れられ
る。

【００１５】こうして一定長のトンネルの掘削後、掘削
部のフロントグリッパを径方向に伸長させて掘削壁面の
既に硬化しているコンクリート覆工層に圧着させること
により、該掘削部を支持させる一方、推進部のリアグリ
ッパを収縮させて掘削壁面に既に施工しているコンクリ
ート覆工層に対する該推進部の支持を解き、次いで、ス
ラストジャッキを収縮させることにより推進部を掘削部
側に一定長、引き寄せる。しかるのち、再び、推進部を
掘削壁面側に支持させる一方、掘削部側の支持を解いた
のち、スラストジャッキを徐々に伸長させながら上記回
転カッター板による地盤の掘進と掘削された直後の周壁
面に対する吹付けコンクリート覆工層の形成、整形カッ
ターにより該コンクリート覆工層の整形を行うものであ
る。

【００１６】このようなトンネル築造方法において、カ
ッター板によるトンネル掘進時にコンクリートの吹付け
ることなく、請求項３及び請求項４に係る発明のよう
に、まず、掘削部を前進させたカッター板により一定長
のトンネルを掘削したのち、一旦、掘削部を元の掘削位
置まで後退させ、しかるのち、カッター板の背面外周壁
部に設けている開口部を通じて吹付けノズルから掘削壁
面にコンクリートを吹付けて肉厚のコンクリート覆工層
を形成し、次いで、カッター板を回転させながら掘削部
を前進させて上記開口部の後端側に突設している整形カ
ッターにより該コンクリート覆工層を掘削部と推進とが
通過可能な内径となるように整形してもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の具体的な実施の形態を図
面について説明すると、図１はトンネル掘削機（ＴＢ
Ｍ）の縦断側面図であって、このトンネル掘削機は、前
端開口部にカッター板３を回転自在に装着した掘削部で
ある断面円形状の前胴部１と、該前胴部１の後端部にト
ンネル長さ方向に伸縮自在に連結している推進部である
断面円形状の後胴部２と、前後胴部１、２間を連結した
スラストジャッキ４と、前後胴部１、２に夫々設けたフ
ロントグリッパ５及びリアグリッパ６と、上記カッター
板３の背面外周壁部3aに径方向に貫通している開口部10
に背面外周壁部3aの内周面から臨ませてトンネル掘削壁
面Ｔにコンクリートを吹付けるコンクリート吹付けノズ
ル７を有するコンクリート供給管８と、上記開口部10の
後端部側に突設している整形カッター11と、カッター板
３の回転駆動手段９と、掘削ずり排出手段であるベルト
コンベア12とから構成されている。

【００１８】上記前胴部１にはその前部内に前後隔壁板
13、14を張設してあり、この前後隔壁板13、14間の前胴
部１の周壁部数個所にジャッキ15によりトンネル径方向
に伸縮する上記フロントグリッパ５を前胴部１から掘削
壁面Ｔに向かって出没自在に装着している。この前胴部
１の前端開口部に配設した上記カッター板３の前面に
は、中央部と該中央部から外周方向に所定間隔毎に前方
地盤を掘削する複数個のローラカッタからなる掘削刃16
を突設していると共に該カッター板３の外周縁部に周方
向に一定間隔毎にトンネル径方向に向かって斜め前方に
突出したトンネル径方向の掘削刃17を突設している。な
お、このトンネル径方向の掘削刃17はジャッキ（図示せ
ず）によってトンネル径方向に伸縮自在にしてその突出
長を調整できるようにしている。また、上記カッター板
３には、図２に示すように径方向に装着した掘削刃14に
沿って該カッター板３の前後面間に貫通した掘削ずり取
込口18を設けている。

【００１９】さらに、カッター板３の外周部には後方に
向かって突出した一定長さの断面リング状の上記外周壁
部3aを一体に設けてあり、このカッター板３の背面と外
周壁部3aの内周面で囲まれた空間部を掘削ずり取込室19
に形成していると共に外周壁部3aの長さ方向の中央部に
は図３に示すように、周方向に一定間隔毎にリブプレー
ト20、20・・・20を放射状に配設して隣接するリブプレ
ート20、20間に外周壁部3aの内周面から外周面に貫通し
た上記開口部10をリブプレート20の厚み間隔毎に設けて
いる。

【００２０】即ち、カッター板３の外周壁部3aの前端部
と後端部とを前後方向に間隔を存して分離させ、この分
離部分に上下長さが外周壁部3aの内外周面間の厚さに略
等しい複数枚のリブプレート20を放射状に配設して該リ
ブプレート20の前後端面を外周部3aの上記前後端部の対
向面に一体に固着して隣接するリブプレート20、20間に
上記開口部10を設けた構造としているものである。さら
に、開口部10の後端側における外周壁部3aの後端部外周
面に、周方向に一定間隔毎に複数個の上記整形カッター
11を外周壁部3aの外周面から突設している。この整形カ
ッター11は上記カッター板３に装着しているトンネル径
方向の掘削刃17と同様に、ジャッキ（図示せず）によっ
て外周壁部3aから掘削壁面Ｔに向かう突出長を調整可能
に構成されている。なお、リブプレート20の外端面はカ
ッター板３の外周壁部3aの外周面に略面一となるように
設けられている。また、カッター板３の外周壁部3aの後
端面内周部にリング部材21を介して内歯車22を固着して
あり、カッター板３はそのリング部材21を前胴部１の前
側隔壁板13に突設した内外円環部材23、24間に回転自在
に支持させている。

【００２１】上記コンクリート吹付けノズル７は、カッ
ター板３の回転中心線上に管軸を一致させて上記前側隔
壁板13の中心部に回転自在に挿通支持されたコンクリー
ト供給管８の先端に一体に設けられてあり、該コンクリ
ート供給管８の先端からカッター板３の外周壁部3aに設
けている上記開口部10に向かって直角に屈曲してそのノ
ズル先端を開口部10の内側開口端の中央部に臨ませてあ
る。このコンクリート吹付けノズル７を設けた上記コン
クリート供給管８の先端部は上記前側隔壁13の中心部背
面に装着した減速機付モータ25によって左右方向に回転
させられ、従って、吹付けノズル７はそのノズル先端を
カッター板３の外周壁部3aの内周面に沿って周方向に往
復旋回動するように構成されている。また、減速機付モ
ータ25の背面側に自在継手26を配設してこの自在継手26
によりコンクタート供給管８の先端部を後方側に対して
回転可能に構成している。

【００２２】一方、上記後胴部２はその前部外周面を前
胴部１の後端部内周面に前後摺動自在に挿嵌していると
共に内部に円環状の前後隔壁板27、28を張設してあり、
この前側隔壁板27と上記前胴部１の後側隔壁板14との対
向面間に周方向に一定間隔毎に上記スラストジャッキ４
を配設し、これらのスラストジャッキ４の両端を上記隔
壁板14、27の対向面に連結している。さらに、後胴部２
の前後隔壁板27、28間にはジャッキ（図示せず）により
トンネル径方向に伸縮する上記リアグリッパ６を後胴部
２から掘削壁面Ｔに向かって出没自在に装着している。
なお、このリアグリッパ６は後胴部２の両側部又は上下
部に設けられている。

【００２３】カッター板３の回転駆動手段９は、前胴部
１の前後隔壁板13、14間に固着したカッター板回転駆動
用モータ9aと、このモータ9aの回転軸に固着した小歯車
9bとからなり、該小歯車9bを上記カッター板３の背面に
固着している内歯車22に噛合させているもので、モータ
9aの駆動により小歯車9bと内歯車22を介してカッター板
３を回転させるように構成している。また、掘削ずり排
出手段であるベルトコンベア10は、その前端部を上記カ
ッター板３の上記掘削ずり取込室19の後方部に配設し、
該前端部から前胴部１の前後隔壁板13、14を貫通して後
胴部２に向かって斜め上方に傾斜させた状態で配設して
いると共に、このベルトコンベア10の前端部上に上向き
に開口したホッパー29を配設している。

【００２４】以上のように構成したトンネル掘削機によ
ってトンネルを築造する方法を説明すると、前胴部１の
フロントグリッパ５を後述する掘削壁面Ｔに既に施工し
ているコンクリート覆工層C'に圧着させた状態でスラス
トジャッキ４を収縮させて後胴部２を前胴部１側に引き
寄せたのち、該後胴部２のリアグリッパ６をジャッキの
伸長によってトンネル径方向に押し出すことにより図４
に示すように掘削壁面Ｔに既に施工しているコンクリー
ト覆工層C'に圧着させる。このように、リアグリッパ６
を介して後胴部２をコンクタート覆工層C'の内周面に支
持させたのち、フロントグリッパ５を収縮させてコンク
リート覆工層C'に対する圧着を解き、カッター板回転駆
動用モータ9aを駆動してカッター板３を回転させると共
にスラストジャッキ４を伸長させることによりコンクリ
ート覆工層C'側に前胴部１の推進反力を支持させて該前
胴部１を前進させながらカッター板３にトンネル長さ方
向に突設している掘削刃16とトンネル径方向に突設して
いる掘削刃17とによって、図４に示すように一定長のト
ンネルを掘削する。この際、トンネル径方向の掘削刃17
の突出長をジャッキによって調整し、該掘削刃17によっ
て掘削されるトンネル掘削壁面Ｔの外径を予定径よりも
大径となる所望径に設定しておく。

【００２５】さらに、この一定長のトンネル掘削中にお
いて、コンクリート供給管８にコンクリートを送給する
ことにより、吹付けノズル７からカッター板３の外周壁
部3aに設けている径方向の開口部10を通じてカッター板
３により掘削された直後の掘削壁面Ｔにコンクリートを
吹付け、所定厚みよりも肉厚のコンクリート覆工層Ｃを
形成する。開口部10を通じての吹付けノズル７によるコ
ンクリート吹付けは、上記開口部10はカッター板３の外
周壁部3aの全周に亘ってリブプレート20の厚みを介して
連続的に設けられているので、カッター板３の回転にも
かかわらず、常に該吹付けノズル７をいずれかの開口部
10を通じて掘削壁面Ｔ側に臨ませた状態で行うことがで
き、また、この吹付けノズル７を左右に往復回動させて
岩質に応じて支保が必要な個所のみを行ったり、或い
は、少なくとも掘削壁面Ｔの上半部に上記コンクリート
覆工層Ｃを施工するものである。

【００２６】こうして、前胴部１の前進によってカッタ
ー板３によりトンネルを掘削しながらその掘削直後の掘
削壁面Ｔに施工されたコンクリート覆工層Ｃは、続い
て、カッター板３の開口部10の後方部に突設している整
形カッター11により所定厚みのコンクリート覆工層C'に
切削、整形される。即ち、カッター板３は回転しながら
掘進しているので、整形カッター11も一体的に掘削壁面
Ｔの周方向に回転しながら前進し、コンクリート覆工層
Ｃをトンネルの周方向及び長さ方向に切削して表面が滑
らかな一定厚みのコンクリート覆工層C'に整形し、さら
に、このコンクリート覆工層C'の内周面と前胴部１の外
周面間に前後胴部１、２が通過可能て隙間を確保するも
のである。

【００２７】カッター板３によって掘削されたずりは、
土砂取込口18から取込室19内に取込まれてカッター板３
の下周部側の隣接するリブプレート20、20間の開口部10
に収容される一方、吹付けノズル７からのコンクリート
吹付けによるリバウンド材や肌落ちする岩塊片、さらに
は整形カッター11による切削屑は、カッター板３の外周
壁部3aに設けている開口部10を通じて落下し、一部はホ
ッパー29内に受け入れられる一方、受け入れられないリ
バウンド材や肌落ちした岩塊片などは上記掘削ずりと共
にカッター板３の下周部側の開口部10内に収容され、カ
ッター板３の回転に従って、リブプレート20の板面によ
り上方に掻き上げられたのち、該リブプレート20の板面
が下向き傾斜となった時にこのリブプレート20から下方
に落下して上記ホッパー20内に受け入れられ、その開口
下端からベルトコンベア12の搬送始端上に載置されて該
ベルトコンベア10によって後方に搬出される。

【００２８】こうして一定長のトンネルの掘削と共に該
掘削壁面Ｔに対する一定厚みのコンクリート覆工層C'の
施工後、カッター板３の回転を停止させると共に前胴部
１のフロントグリッパ５を伸長させて掘削壁面Ｔ又は該
掘削壁面Ｔに施工した上記コンクリート覆工層C'に圧着
させ、しかるのち、後胴部２のリアグリッパ６を収縮さ
せたのち、スラストジャッキ４を収縮させることにより
後胴部２を前胴部側に一定長、引き寄せる（図６参
照）。しかるのち、再び、後胴部２を掘削壁面側に支持
させる一方、前胴部側の支持を解いたのち、スラストジ
ャッキ４を徐々に伸長させながら上記回転カッター板３
による地盤の掘進と掘削された直後の周壁面に対する吹
付けコンクリート覆工層Ｃの形成、整形カッター11によ
り該コンクリート覆工層の整形を行い、この工程を繰り
返すことによってトンネルを築造するものである。

【００２９】上記トンネルの築造方法においては、トン
ネルの掘削と共に該掘削壁面Ｔに一定厚みの吹付けコン
クリート覆工層C'を形成したが、一定長のトンネルの掘
削工程と吹付けコンクリート覆工層C'の施工工程とを別
々に行ってトンネルを築造することもできる。このトン
ネルの築造方法を述べると、スラストジャッキ４を収縮
させて後胴部２を前胴部１側に引き寄せ、該後胴部２の
リアグリッパ６を伸長させて掘削壁面Ｔ側に支持させた
状態にしてカッター板３を回転させると共にスラストジ
ャッキ４を伸長させることにより、該前胴部１を前進さ
せながらカッター板３にトンネル長さ方向に突設してい
る掘削刃16とトンネル径方向に突設している掘削刃17と
によって、図７に示すように予定径よりも大径の一定長
のトンネルを掘削する。

【００３０】しかるのち、スラストジャッキ４を収縮さ
せることにより、図８に示すように前胴部１を一旦掘削
開始位置まで後退させる。この状態にして吹付けノズル
７からカッター板３の外周壁部3aに設けている径方向の
開口部10を通じてカッター板３により掘削された直後の
掘削壁面Ｔにコンクリートを吹付け、所定厚みよりも肉
厚のコンクリート覆工層Ｃを形成する。この際、吹付け
ノズル７を左右に往復回動させて岩質に応じて支保が必
要な個所のみを行ったり、或いは、少なくとも掘削壁面
Ｔの上半部に上記コンクリート覆工層Ｃを施工する。

【００３１】開口部10から吹付けが行える掘削壁面Ｔへ
のコンクリート覆工層Ｃの施工後、スラストジャッキ４
を徐々に伸長させて前胴部１を前進させ、カッター板３
を回転させながら吹付けノズル７から開口部10を通じて
前方側の掘削壁面Ｔにコンクリートを吹付けることによ
り上記コンクリート覆工層Ｃに連続するコンクリート覆
工層Ｃを施工していく一方、コンクリート覆工層Ｃをカ
ッター板３の開口部10の後方部に突設している整形カッ
ター11により所定厚みのコンクリート覆工層C'に切削、
整形していく（図９参照）。

【００３２】こうして、カッター板３が切羽面に達する
と、前胴部１の前進を停止させ、前胴部１のフロントグ
リッパ５を伸長させて掘削壁面Ｔ又は該掘削壁面Ｔに施
工した上記コンクリート覆工層C'に圧着させ、次いで、
後胴部２のリアグリッパ６を収縮させたのち、スラスト
ジャッキ４を収縮させることにより後胴部２を前胴部側
に一定長、引き寄せる。しかるのち、再び、後胴部２を
掘削壁面側に支持させる一方、前胴部側の支持を解いた
のち、スラストジャッキ４を徐々に伸長させながら上記
回転カッター板３により一定長のトンネルを掘削し、次
いで、前胴部１を元の掘削位置まで後退させたのち、吹
付けコンクリート覆工層Ｃの形成と、カッター板３を前
進させながら整形カッター11により該コンクリート覆工
層の整形を行い、この工程を繰り返すことによってトン
ネルを築造するものである。

【００３３】なお、このトンネル築造方法においては、
カッター板３によって一定長のトンネルを掘削したの
ち、一旦、該カッター板３を後退させるので、その後退
途中において吹付けノズル７から掘削壁面Ｔにコンクリ
ートの吹付けを行うことができる。カッター板３によっ
て掘削されたずりは、土砂取込口18から取込室19内に取
込まれてカッター板３の下周部側の隣接するリブプレー
ト20、20間の開口部10に収容され、上述したようにリブ
プレート20に掻き上げられたのち、ホッパー29内に投入
され、同様に、吹付けノズル７からのコンクリート吹付
けによるリバウンド材や肌落ちする岩塊片、さらには整
形カッター11による切削屑は、カッター板３の外周壁部
3aに設けている開口部10を通じて落下して下周部側の開
口部10内に収容され、カッター板３の回転に従ってリブ
プレート20により上方に掻き上げられたのち、下方に落
下して上記ホッパー20内に受け入れられ、その開口下端
からベルトコンベア12の搬送始端上に載置されて該ベル
トコンベア10によって後方に搬出されるものである。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、トンネル
掘削機によって大径のトンネルを掘削すると共にその掘
削中、或いは、掘削後に一旦トンネル掘削機の掘削部を
後退させたのち前進させながら回転カッター板の背面外
周壁部に設けている開口部を通じて掘削壁面にコンクリ
ートを吹付けるので、トンネル掘削機の掘削部側におい
け掘削直後の掘削壁面にコンクリートの吹付けを行うも
のであるから、掘削壁面が緩む前に吹付け支保を施すこ
とができ、肌落ちの生じない品質の良好な所望厚みのコ
ンクリート覆工が可能となると共にそのコンクリート吹
付け時に発生する粉塵が機内に拡散することもなく作業
環境が良好となるものである。

【００３５】さらに、掘削壁面にコンクリート吹付けに
よる肉厚の覆工層を形成すると共にこの覆工層を上記開
口部の後端側に突設している整形カッターによって一定
厚みのコンクリート覆工層に整形するものであるから、
内面が平坦で且つ一定厚みの均質なコンクリート覆工層
に能率よく整形することができ、この一定厚みに硬化し
たコンクリート覆工層がトンネル掘削機の推進部側に存
在することになって該推進部側での作業が安全に且つ能
率よく行えると共に該コンクリート覆工層の平坦な内周
面に推進部のリアグリッパを確実に圧着、支持させるこ
とができてトンネルの掘進作業も円滑に行えるものであ
る。

【００３６】また、上記カッター板の背面側に一体的に
設けている外周壁部には、径方向に貫通した開口部を周
方向に一定間隔毎に設けていると共にこの外周壁部で囲
まれた空間部に先端を上記開口部に臨ませたコンクリー
ト吹付けノズルを周方向に旋回動自在に配設しているの
で、このコンクリート吹付けノズルを外周壁部の内周面
に沿って周方向に往復回動させながら開口部を通じて掘
削壁面に円滑にコンクリートの吹付けが可能となり、該
吹付けコンクリートによる覆工層を能率良く施工できる
ものである。

【００３７】その上、上記開口部は、外周壁部に周方向
に一定間隔毎に放射状に設けたられたリブプレート間で
形成されているので、吹付けコンクリートのリバウンド
材や整形カッターによって切削された切削片、或いは肌
落ちした岩塊片を、上周部側の隣接するリブプレート間
の開口部を通じてカッター板の背面空間部に落とし込ん
で下周部側の隣接するリブプレート間に収納することが
でき、これらの切削片や肌落ちした岩塊片等を掘削した
ずりと共にカッター板の回転に従ってリブプレートに掻
き上げながら搬出手段の搬出始端部上に円滑に投入して
後方に搬出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トンネル掘削機の縦断側面図、

【図２】そのカッター板の正面図、

【図３】カッター板の外周壁部部分の縦断正面図、

【図４】トンネル築造方法を説明するための簡略縦断側
面図、

【図５】コンクリートを吹付けながら整形していく状態
を示す簡略縦断側面図、

【図６】吹付け完了後、後胴部を引き寄せた状態を示す
簡略縦断側面図、

【図７】トンネル築造方法の別な実施例を示す簡略縦断
側面図、

【図８】カッター板を後退させた状態の簡略縦断側面
図、

【図９】掘削壁面にコンクリート覆工層を施工しながら
一定厚みのコンクリート覆工層に整形している状態の簡
略縦断側面図。

【符号の説明】

１ 前胴部 ２ 後胴部 ３ カッター板 3a 外周壁部 ４ スラストジャッキ ５ フロントグリッパ ６ リアグリッパ ７ 吹付けノズル ９ 回転駆動手段 10 開口部 11 整形カッター 12 ベルトコンベア 17 トンネル径方向掘削刃 20 リブプレート Ｃ、C' コンクリート覆工層

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前端に回転カッター板を配設してなる掘
   削部に対してトンネル長さ方向に伸縮自在に連結してい
   る推進部をトンネル周壁面に支持させた状態で掘削部を
   前進させながら上記回転カッター板により掘削部よりも
   大径のトンネルを掘削する工程と、この回転カッター板
   による掘進工程時に上記カッター板の背面側から該カッ
   ター板の背面外周壁部に設けている径方向の開口部を通
   じて掘削壁面にコンクリートを吹付けてコンクリート覆
   工層を形成する工程と、この工程後に掘削部を既に硬化
   したコンクリート覆工層に支持させる一方、トンネル周
   壁面からの推進部の支持を解いて該推進部を掘削部側に
   引き寄せる工程とを繰り返し行うことを特徴とするトン
   ネル築造方法。
2. 【請求項２】 前端に回転カッター板を配設してなる掘
   削部に対してトンネル長さ方向に伸縮自在に連結してい
   る推進部をトンネル周壁面に支持させた状態で掘削部を
   前進させながら上記回転カッター板により掘削部よりも
   大径のトンネルを掘削する工程と、この回転カッター板
   による掘進工程時に上記カッター板の背面側から該カッ
   ター板の背面外周壁部に設けている径方向の開口部を通
   じて掘削壁面にコンクリートを吹付けてコンクリート覆
   工層を形成すると共に上記開口部の後端側に突設してい
   る整形カッターによって該コンクリート覆工層の肉厚部
   を切削して上記掘削部が通過可能な内径のコンクリート
   覆工層に整形する工程と、この工程後に掘削部を既に硬
   化したコンクリート覆工層に支持させる一方、トンネル
   周壁面からの推進部の支持を解いて該推進部を掘削部側
   に引き寄せる工程とを繰り返し行うことを特徴とするト
   ンネル築造方法。
3. 【請求項３】 前端に回転カッター板を配設してなる掘
   削部に対してトンネル長さ方向に伸縮自在に連結してい
   る推進部をトンネル周壁面に支持させた状態で掘削部を
   前進させながら上記回転カッター板により掘削部よりも
   大径のトンネルを掘削する工程と、所定長さのトンネル
   掘削後、掘削部を上記推進部側に後退させる工程と、掘
   削部の後退後に上記カッター板の背面側から該カッター
   板の背面外周壁部に設けている径方向の開口部を通じて
   掘削壁面にコンクリートを吹付けてコンクリート覆工層
   を形成すると共に掘削部を前進させる工程と、この工程
   後に掘削部を既に硬化したコンクリート覆工層に支持さ
   せる一方、トンネル周壁面からの推進部の支持を解いて
   該推進部を掘削部側に引き寄せる工程とを繰り返し行う
   ことを特徴とするトンネル築造方法。
4. 【請求項４】 前端に回転カッター板を配設してなる掘
   削部に対してトンネル長さ方向に伸縮自在に連結してい
   る推進部をトンネル周壁面に支持させた状態で掘削部を
   前進させながら上記回転カッター板により掘削部よりも
   大径のトンネルを掘削する工程と、所定長さのトンネル
   掘削後、掘削部を上記推進部側に後退させる工程と、掘
   削部の後退後に上記カッター板の背面側から該カッター
   板の背面外周壁部に設けている径方向の開口部を通じて
   掘削壁面にコンクリートを吹付けてコンクリート覆工層
   を形成する工程と、上記カッター板を回転させながら掘
   削部を前進させて上記開口部の後端側に突設している整
   形カッターにより該コンクリト覆工層の肉厚部を切削し
   て上記掘削部が通過可能な内径のコンクリート覆工層に
   整形する工程と、この工程後に掘削部を既に硬化したコ
   ンクリート覆工層に支持させる一方、トンネル周壁面か
   らの推進部の支持を解いて該推進部を掘削部側に引き寄
   せる工程とを繰り返し行うことを特徴とするトンネル築
   造方法。
5. 【請求項５】 コンクリートの吹付けは、岩質に応じて
   掘削壁面の必要個所のみ行うことを特徴とする請求項
   １、請求項２、請求項３又は請求項４に記載のトンネル
   築造方法。
6. 【請求項６】 掘削すべきトンネルの径方向に伸縮自在
   なフロントグリッパを備えた掘削部と、該掘削部の後方
   にスラストジャッキを介してトンネル長さ方向に伸縮自
   在に連結され且つトンネル径方向に伸縮自在なリアグリ
   ッパを備えた推進部と、上記掘削部の開口前方に、開口
   部を介して掘削部に回転自在に支持され且つトンネル進
   行方向の掘削刃とトンネル径方向の掘削刃とを備えたカ
   ッター板と、上記掘削部内に配設された上記カッター板
   の回転駆動手段と掘削ずりの搬出手段とを備えてなるト
   ンネル掘削機であって、上記開口部内にその先端をトン
   ネル周壁面に臨ませたコンクリート吹付けノズルを周方
   向に旋回動自在に配設していることを特徴とするトンネ
   ル掘削機。
7. 【請求項７】 上記カッター板の開口部の後方側に、カ
   ッター板と一体に回動して上記吹付けノズルにより掘削
   壁面に吹付けられたコンクリート覆工層を切削する整形
   カッターを取付けていることを特徴とする請求項６記載
   のトンネル掘削機。
8. 【請求項８】 上記整形カッターはカッター板の外周壁
   部から掘削壁面に向かう突出長を調整可能に構成してい
   ることを特徴とする請求項７記載のトンネル掘削機。