JPH10220181A - トンネル掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ないジャッキ本数によって、クリッパシュ
ーを地山に倣わせて掘進をスムーズに行う。 【解決手段】 グリッパ装置５を、グリッパキャリア６
と、このグリッパキャリア６に基端部が取着されるグリ
ッパジャッキ７と、このグリッパジャッキ７の先端部に
取着されてトンネル坑壁に対し接離されるグリッパシュ
ーベース８と、このグリッパシューベース８に揺動自在
に取着される分割式のグリッパシュー８Ｂを備える構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削機に
関し、より詳しくはカッタヘッドを支持するカッタヘッ
ドサポートが前部に設けられ、後部にグリッパがスラス
トジャッキにより前後方向に摺動可能に設けられ、前記
カッタヘッドサポートに、フロントサポートがフロント
サポート用ジャッキにより坑壁に対して接離可能に設け
られてなるトンネル掘削機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、岩盤掘削用のトンネル掘削機とし
て、図８に示されているようなトンネル掘削機が知られ
ている。このトンネル掘削機においては、メインビーム
５１の前部にカッタヘッド５２を支持するカッタヘッド
サポート５３が設けられるとともに、メインビーム５１
の後部にグリッパ５４がスラストジャッキ５５により前
後方向に摺動可能に、かつトンネル坑壁に対して接離可
能に設けられてなり、グリッパ５４をトンネル坑壁に押
付けた状態でスラストジャッキ５５を伸長させて掘削機
本体を掘進させ、所定ピッチの掘進後にグリッパ５４の
押付け状態を解除し、スラストジャッキ５５の収縮によ
りグリッパ５４をメインビーム５１に対して前進させて
連続的に掘進を行うようにされている。

【０００３】また、カッタヘッドサポート５３には、掘
削機本体の掘進中の安定化および掘削終了時にそのカッ
タヘッドサポート５３をトンネル坑壁に対して支持する
目的で、フロントサポート５６が設けられている。ここ
で、このフロントサポート５６は、頂部に設けられるル
ーフサポート５６ａと、両側部に設けられるサイドサポ
ート５６ｂ，５６ｂと、下部に設けられるバーチカルサ
ポート５６ｃとにより構成され、図示されないフロント
サポート用ジャッキの操作によりトンネル坑壁に対して
接離可能とされている。

【０００４】ところで、この種のトンネル掘削機におい
て、地山に掘進反力を得るために装着されるグリッパ５
４は、図９に示されているように、グリッパキャリア６
０と、このグリッパキャリア６０に基端部が取着される
グリッパジャッキ６１と、このグリッパジャッキ６１の
先端部に取着されてトンネル坑壁に対し接離されるグリ
ッパシュー６２とを備える構造とされるのが最も一般的
である。

【０００５】なお、本願発明に関連する先行技術とし
て、例えば実開昭５９−１４７７９３号公報に開示され
ているように、グリッパシューを分割構造にするととも
に、隣接するグリッパシュー（接地体）間をヒンジによ
り連結し、相反する連結部を互いにジャッキにより連結
してなる構造のものが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示される従来の一般的なグリッパ構造では、例えば２本
のグリッパジャッキ６１の先端に大きなグリッパシュー
６２が取り付けられている構成であるために、グリッパ
シューの接する地山が肌落ちにより地山の曲率がグリッ
パシューの曲率に一致しない場合に、このグリッパシュ
ーを地山に倣わせることができず、そのために坑壁の肌
落ちを増加させたり、十分な掘進反力を得ることができ
ないといった問題点がある。また、グリッパの前方で例
えばセグメントを巻き建てる場合、このセグメントの内
周の曲率とグリッパシューの外径の曲率とが一致しない
ために、セグメント内周面にグリッパシューを押しつけ
たときにセグメントが破損してしまうという問題点もあ
る。

【０００７】なお、このような問題点に対しては、前記
公報（実開昭５９−１４７７９３号公報）に開示されて
いるように、グリッパシューを分割式とすることによっ
て対処することが可能であるが、この公報に記載のもの
では相反する連結部同士がジャッキで連結されている構
成であるために、掘削機の中心部近傍に左右のグリッパ
シューを連結するジャッキが存在することとなって、内
部空間に作業スペースを大きく確保することが困難であ
るとともに、グリッパジャッキの本数が多く必要になる
といった問題点が発生する。

【０００８】本発明は、このような問題点を解消するこ
とを目的として、少ないジャッキ本数によって、クリッ
パシューを地山に倣わせることができ、それによって掘
進をスムーズに行うことのできるトンネル掘削機を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述の
目的を達成するために、本発明によるトンネル掘削機
は、カッタヘッドを支持するカッタヘッドサポートが前
部に設けられ、後部にグリッパがスラストジャッキによ
り前後方向に摺動可能に設けられ、前記カッタヘッドサ
ポートに、フロントサポートがフロントサポート用ジャ
ッキにより坑壁に対して接離可能に設けられてなるトン
ネル掘削機において、前記グリッパが、グリッパキャリ
アと、このグリッパキャリアに基端部が取着されるグリ
ッパジャッキと、このグリッパジャッキの先端部に取着
されてトンネル坑壁に対し接離されるグリッパシューベ
ースと、このグリッパシューベースに揺動自在に取着さ
れる分割式のグリッパシューを備えることを特徴とする
ものである。

【００１０】本発明においては、例えば坑壁の肌落ち時
もしくはグリッパ前方でセグメントを巻き建てた場合に
セグメント内周にグリッパシューを張る時などにおい
て、このグリッパシューの接当相手の曲率が変化しても
その曲率に容易に倣わせることができ、これによって十
分な掘進反力を確保してスムーズな掘進を行うことがで
きるとともに、セグメントが破損するといった不具合の
発生を防止することができる。

【００１１】本発明においては、更に、前記グリッパシ
ューに隣接するように前記グリッパシューベースにジャ
ッキを介して揺動可能に取着される補助シューが設けら
れる構成とするのが好ましい。このような構成によれ
ば、グリッパシューに隣接する部分における坑壁の肌落
ちを確実に抑えることができるとともに、この補助シュ
ーによって地山に対する追従性をより高めることができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明によるトンネル掘削
機の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説
明する。

【００１３】図１は本発明の一実施例に係るオープン型
トンネル掘削機の外観図、図２は同トンネル掘削機の縦
断面図、図３は同トンネル掘削機の正面図、図４は図２
のＡ−Ａ断面図、図５は図２のＢ−Ｂ断面図である。

【００１４】本実施例のトンネル掘削機においては、中
心部に前後方向にメインビーム１が延設されている。こ
のメインビーム１の前部にはカッタヘッドサポート２を
介してカッタヘッド３が回転自在に支承され、前記メイ
ンビーム１の後部には、カッタヘッドサポート２に対し
スラストジャッキ４を介してグリッパ装置５が前後摺動
可能に設けられている。図５に示されているように、こ
のグリッパ装置５は、グリッパキャリア６と、このグリ
ッパキャリア６に基端部が取着されるようにメインビー
ム１の上下にそれぞれ水平向きに配されるグリッパジャ
ッキ７と、これらグリッパジャッキ７の先端部に取着さ
れてトンネル坑壁に対し接離される左右一対のグリッパ
シューベース８と、このグリッパシューベース８にピン
８Ａによって揺動自在に取着される分割式のグリッパシ
ュー８Ｂとを備える構成とされている。本実施例では、
１つのグリッパシューベース８に対して略扇形形状のグ
リッパシュー８Ｂが上下に各１個ずつ計２個配されてい
る。また、前記グリッパシューベース８には、上端部お
よび下端部に各１個ずつの補助シュー３１が配設されて
いる。この補助シュー３１は、基端部がグリッパシュー
ベース８にピン支持されるとともに、揺動ジャッキ３２
によってその支持点回りに揺動可能とされている。

【００１５】このように構成されているので、グリッパ
ジャッキ７の操作によりグリッパシューベース８が坑壁
に向けて移動されると、このグリッパシューベース８に
ピン支持されている各グリッパシュー８Ｂが坑壁の曲率
に倣うように揺動されてその坑壁に密着する。こうし
て、グリッパシュー８Ｂが接地する坑壁の掘削径が変化
しても、あるいは部分的に曲率の異なる箇所があっても
容易に対応可能である。また、このグリッパシュー８Ｂ
に隣接する部分については揺動ジャッキ３２の操作によ
って補助シュー３１が坑壁に倣うように揺動されてその
部分の肌落ちを抑えることができる。

【００１６】一方、前記カッタヘッドサポート２には、
掘削中の安定化および掘削終了時にそのカッタヘッドサ
ポート２をトンネル坑壁に対して支持する目的で、フロ
ントサポート９が設けられている。このフロントサポー
ト９は、円周方向に複数の部分（本実施例では８つの部
分）に分割されてなり、互いに隣接する各部分同士が若
干の空隙のみを有して配されていることによって掘削機
本体の前部外周をほぼ全周にわたって覆っている。本実
施例の場合、このフロントサポート９は、頂部に設けら
れるルーフサポート１０と、側部に設けられるサイドサ
ポート１１，１１と、下部に設けられるバーチカルサポ
ート１２と、前記ルーフサポート１０とサイドサポート
１１，１１との間を補完するように設けられる上部補完
サポート１３，１３と、サイドサポートと１１，１１と
バーチカルサポート１２との間を補完するように設けら
れる下部補完サポート１４，１４とよりなっている。

【００１７】前記ルーフサポート１０，サイドサポート
１１，１１，バーチカルサポート１２，上部補完サポー
ト１３，１３および下部補完サポート１４，１４は、そ
れぞれ個別の接離機構１５によってトンネル坑壁に対し
て独立して接離できるようにされている。ここで、この
接離機構１５は、カッタヘッドサポート２と各サポート
１０〜１４とに各端部がそれぞれ取着されるフロントサ
ポート用ジャッキ（図示せず）と、このフロントサポー
ト用ジャッキを覆うように前記カッタヘッドサポート２
と各サポート１０〜１４とに各端部がそれぞれ取着さ
れ、かつ互いに嵌合される角筒状のカバー体１６，１７
（図６参照）とを備える構成とされている。こうして、
フロントサポート用ジャッキが伸縮操作されると、各カ
バー体１６，１７が互いにスライドして各サポート１０
〜１４がトンネル坑壁に対して接離される。本実施例の
ように、接離機構１５をフロントサポート用ジャッキを
筒状のカバー体１６，１７により覆われる構造にすれ
ば、坑壁からフロントサポート９に加わる荷重を分散さ
せてカッタヘッドサポート２にて受支することができ
る。したがって、地山からフロントサポート９に加わる
荷重を受け易い構造である。また、このような構造によ
れば、フロントサポート９とカッタヘッドサポート２と
をリンクで連結する従来構造に比べて、解体および現地
組立が容易であり工事準備期間の短縮化が可能である。

【００１８】図６に示されているように、前記フロント
サポート９のうちルーフサポート１０は、スライド部１
８を介して内側サポート部分１９と外側サポート部分２
０とに分割形成され、これら内側および外側の各サポー
ト部分１９，２０にそれぞれ端部が取着される摺動用ジ
ャッキ２１の操作により外側サポート部分２０が内側サ
ポート部分１９に対して前後方向に摺動できるようにさ
れている。また、このルーフサポート１０に係る接離機
構１５のカバー体１７前面には多関節式の吹付け機２２
が取り付けられている。この吹付け機２２は、前記ルー
フサポート１０の外側サポート部分２０を後方へ摺動さ
せることによって露出されるカッタヘッド３直後の地山
に対してモルタル等を吹き付ける役目をする。このよう
な構造により、カッタヘッド３の直後において地山の早
期手当て（モルタルの吹き付けもしくはロックボルトの
貫入等）を行うことが可能である。

【００１９】また、前記フロントサポート９の内周部、
言い換えればルーフサポート１０，サイドサポート１
１，１１，バーチカルサポート１２，上部補完サポート
１３，１３および下部補完サポート１４，１４の内周部
には、これら各サポート１０〜１４に埋め込まれる形で
シールドジャッキ２３が全周にわたって配設されてい
る。これらシールドジャッキ２３は、弱層部等において
セグメント２４を使用してシールドジャッキ推進を行う
場合に使用される。

【００２０】また、図６に示されているように、シール
ドジャッキ２３はロッド先端部にセグメント把持具２５
を有する構造とされるとともに、このシールドジャッキ
２３が第１揺動ジャッキ２６により後端部を支点として
上下方向（矢印Ｐ方向）に揺動可能とされ、かつセグメ
ント把持具２５が第２揺動ジャッキ２７により支点ピン
回りに上下方向（矢印Ｑ方向）に揺動可能で、このセグ
メント把持具２５の把持爪２５ｂが図示されない把持ジ
ャッキによりセグメント２４の把持／解放方向（矢印Ｒ
方向）に揺動可能とされている。こうして、硬岩部等の
掘削の後に引き続いて弱層部を掘削する場合に、第１揺
動ジャッキ２６によりシールドジャッキ２３の向きを調
整するとともに、第２揺動ジャッキ２７によりセグメン
ト把持具２５の向きを調整し、さらに把持ジャッキによ
り把持爪２５ｂを揺動させてその把持爪２５ｂによって
セグメントが把持され、これによってそのセグメントが
保持・固定される。したがって、この固定されたセグメ
ントに隣接するセグメント２４を順次巻き建てていくこ
とで、弱層部において容易にセグメント２４の巻建てを
行うことが可能となる。

【００２１】なお、図において、符号２８にて示される
のはフォアバイリング削孔機であり、符号２９にて示さ
れるのはグリッパ装置５に付設されるロックボルト削孔
機である。

【００２２】このような構成において、硬岩部等の良好
な地山の掘削に際しては、グリッパ装置５のグリッパシ
ュー８を地山に押付けてそのグリッパ装置５に反力を取
りつつ、スラストジャッキ４によりカッタヘッドサポー
ト２に推進力を伝達し、かつカッタヘッド３を回転させ
ることにより掘進を行い、所定ピッチの掘進後にフロン
トサポート９をトンネル坑壁に押付けるとともにグリッ
パ装置５の押付けを解除し、スラストジャッキ４の収縮
によりグリッパ装置５をメインビーム１に対して前進さ
せ、これら動作の繰り返しにより連続的に掘進が行われ
る。

【００２３】このような硬岩部等の掘削中にセグメント
２４の組立が必要な弱層部が現出した場合には、グリッ
パ装置５を全縮させて不使用状態にし、セグメント２４
を組み立てつつシールドジャッキ２３を伸長させてその
セグメント２４に反力を得つつ掘進が行われる。

【００２４】本実施例によれば、グリッパシュー８Ｂを
地山の曲率に倣わせることができるので、坑壁の肌落ち
を確実に抑えることができるとともに、十分な掘進反力
を確保してスムーズな掘進を行うことができる。さら
に、このグリッパシュー８Ｂに隣接して補助シュー３１
が設けられていることによって、グリッパシュー８Ｂに
隣接する部分における坑壁の肌落ちを確実に抑えること
ができるとともに、この補助シュー３１によって地山に
対する追従性をより高めることができる。また、グリッ
パ前方でセグメントを巻き建てた場合にセグメント内周
にグリッパシュー８Ｂを張る時などにおいても、このグ
リッパシュー８Ｂの接当相手の曲率が変化してもその曲
率に容易に倣わせることができるので、セグメントが破
損するといった不具合の発生を確実に防ぐことができ
る。

【００２５】なお、図７（ａ）に示されているように、
グリッパシューベース８とグリッパシュー８Ｂとの間に
バネ等の弾性体３３を設けると、グリッパシュー８Ｂが
坑壁から離れていても適切な姿勢を保持してくれるの
で、その後グリッパシュー８Ｂを伸ばして坑壁に押しつ
ける時に、円滑に接地してくれる。また、図７（ｂ）は
グリッパシュー８Ｂ同士の間に流体ジャッキ３４を設け
た例である。この場合も前述と同様にグリッパシュー８
Ｂが坑壁から離れても適切な姿勢を保持する。

【００２６】本実施例においては、掘削機本体の前部外
周がほぼ全周にわたって分割式のフロントサポートによ
り覆われてなるタイプのトンネル掘削機に適用したもの
を説明したが、前述のグリッパ５は、例えば図８に示さ
れる従来タイプのトンネル掘削機や、シールドタイプの
トンネル掘削機にも適用することができるのは言うまで
もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係るオープン型ト
ンネル掘削機の外観図である。

【図２】図２は、本実施例のオープン型トンネル掘削機
の縦断面図である。

【図３】図３は、本実施例のオープン型トンネル掘削機
の正面図である。

【図４】図４は、図２のＡ−Ａ断面図である。

【図５】図５は、図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図６】図６は、図２の部分拡大図である。

【図７】図７は、グリッパ装置の変形例を示す図であ
る。

【図８】図８は、従来のオープン型トンネル掘削機の外
観図である。

【図９】図９は、従来のグリッパ構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ メインビーム ２ カッタヘッドサポート ３ カッタヘッド ４ スラストジャッキ ５ グリッパ装置（グリッパ） ６ グリッパキャリア ７ グリッパジャッキ ８ グリッパシューベース ８Ａ ピン ８Ｂ グリッパシュー ９ フロントサポート １０ ルーフサポート １１ サイドサポート １２ バーチカルサポート １３ 上部補完サポート １４ 下部補完サポート １５ 接離機構 １６ カバー体 １７ カバー体 １８ スライド部 １９ 内側サポート部分 ２０ 外側サポート部分 ２１ 摺動用ジャッキ ２２ 吹付け機 ２３ シールドジャッキ ２４ セグメント ２５ セグメント把持具（セグメント把持機構） ２５ｂ 把持爪 ２６ 第１揺動ジャッキ ２７ 第２揺動ジャッキ ３１ 補助シュー ３２ 揺動ジャッキ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッタヘッドを支持するカッタヘッドサ
   ポートが前部に設けられ、後部にグリッパがスラストジ
   ャッキにより前後方向に摺動可能に設けられ、前記カッ
   タヘッドサポートに、フロントサポートがフロントサポ
   ート用ジャッキにより坑壁に対して接離可能に設けられ
   てなるトンネル掘削機において、 前記グリッパが、グリッパキャリアと、このグリッパキ
   ャリアに基端部が取着されるグリッパジャッキと、この
   グリッパジャッキの先端部に取着されてトンネル坑壁に
   対し接離されるグリッパシューベースと、このグリッパ
   シューベースに揺動自在に取着される分割式のグリッパ
   シューを備えることを特徴とするトンネル掘削機。
2. 【請求項２】 さらに、前記グリッパシューに隣接する
   ように前記グリッパシューベースにジャッキを介して揺
   動可能に取着される補助シューが設けられる請求項１に
   記載のトンネル掘削機。