JPH1077791A - トンネル掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地質の変化に伴う組換えのための段取りに要す
る労力と時間を大幅に低減できる構成のトンネル掘削機
を提供する。 【解決手段】筒状をなす掘削機本体１の先端にカッタデ
ィスク３を装着すると共に、掘削機本体１にフロントグ
リッパ１３と推進ジャッキ１５を装備する。掘削機本体
１に機軸方向に移設可能に推進ジャッキ１５を取付け
る。掘削機本体１に機軸方向に設けた支持体３０に沿っ
て移動自在に、グリッパジャッキ４３の伸長によりスキ
ッドを地山に押し付けるリヤーグリッパ１８を取付け
る。リヤーグリッパ１８は、少なくとも全縮時にはセグ
メント１４内面より内側に収まる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カッタディスクに
より切羽を掘削し、掘削土砂をホッパに集積し、集積し
た土砂を水と共に隔壁の外部に排出しながら掘削を行う
トンネル掘削機に係り、特に崩壊性のない地質と崩壊性
のある地質を掘削する場合に兼用されるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のトンネル掘削機として、カッタデ
ィスクを取付けた筒状の掘削機本体を、崩壊性のない地
質（岩盤）と崩壊性のある地質（非岩盤）に対して兼用
し、崩壊性のない地質に対しては、リヤーグリッパのス
キッドを地山に押し付けて掘削反力を取り、崩壊性のあ
る地山に対してはセグメントにプレスリングを押し付け
て反力をとるように構成されたものが、特開昭６２−２
７３３９４号公報に開示されている。

【０００３】該公報に記載のトンネル掘削機は、フロン
トグリッパを掘削機本体に備え、組立てられたセグメン
トで掘削反力をとりながら岩盤および非岩盤を掘進する
トンネル掘削機であって、テール内面にガイト体が取付
けられ、該ガイド体に沿って機軸方向に移動するプレス
リングが掘削機本体の後部に着脱自在に配置され、該プ
レスリングには解体および組立可能なリヤーグリッパが
取付け可能であり、シールドジャッキ（推進ジャッキ）
によって前記プレスリングを介してリヤーグリッパを押
圧したり前方へ引き寄せることができるようにしたもの
である。

【０００４】このトンネル掘削機は、岩盤掘削において
は、プレスリングにリヤーグリッパを取付け、リヤーグ
リッパのスキッドを地山に押し付け、そのリヤーグリッ
パで反力をとりながら掘進する。一方、岩盤掘削から、
組み立てたセグメントによって反力をとりながら非岩盤
掘削に切り換える場合には、リヤーグリッパを分解す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし前記従来のトン
ネル掘削機においては、リヤーグリッパを張り、プレス
リングに反力をとって掘進するトンネル掘削から、組み
立てたセグメントに反力をとって掘進するシールド掘進
に切り換える場合には、リヤーグリッパを分解しなけれ
ばならない。また、シールド掘進からトンネル掘進に切
り換える場合は、リヤーグリッパを組み立てなければな
らない。このため、段取り作業に多大の労力と時間を要
するという問題点がある。

【０００６】本発明は、上記した問題点に鑑み、地質の
変化に伴う組換えのための段取りに要する労力と時間を
大幅に低減できる構成のトンネル掘削機を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のトンネル掘削機
は、筒状をなす掘削機本体の先端にカッタディスクを装
着すると共に、該掘削機本体にフロントグリッパと推進
ジャッキを装備してなるトンネル掘削機において、前記
掘削機本体に機軸方向に移設可能に前記推進ジャッキを
取付け、前記掘削機本体に機軸方向に設けた支持体に沿
って移動自在に、グリッパジャッキの伸長によりスキッ
ドを地山に押し付けるリヤーグリッパを取付け、前記リ
ヤーグリッパは、少なくとも全縮時にはセグメント内径
より内側に収まる構成としたことを特徴とする（請求項
１）。

【０００８】また、本発明のトンネル掘削機において、
好ましくは、前記リヤーグリッパを、掘削機の機軸回り
に回動可能に取付ける（請求項２）。

【０００９】

【作用】請求項１のトンネル掘削機は、岩盤等の硬い地
盤の掘削においては、リヤーグリッパのスキッドを地山
に押し付け、リヤーグリッパに推進ジャッキを押し付け
ることによって掘削反力をとる。推進ジャッキが伸びき
るまで掘進すると、リヤーグリッパのジャッキを縮めて
地山への押し付け力を解放し、推進ジャッキを縮め、リ
ヤーグリッパを前方に移動させ、岩盤であれば再度リヤ
ーグリッパを張って反力をとる。一方、軟弱地盤の掘削
においては、リヤーグリッパのジャッキを縮め、リヤー
グリッパをセグメントに干渉しない位置まで退避させて
掘進を行う。

【００１０】請求項２のトンネル掘削機においては、硬
質地盤の掘削を行う場合、地山の状態を確認し、最も地
山の安定している場所にリヤーグリッパのスキッドを押
し付けられるようにリヤーグリッパを回動させる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明によるトンネル掘削
機の一実施例を軟弱地盤を掘削するシールド掘進方式で
運転している状態で示す縦断面図、図２はその作業進行
後の状態を示す縦断面図、図３は図２のＥ−Ｅ断面図、
図４（Ａ）はリヤーグリッパの回動装置を示す横断面
図、図４（Ｂ）、（Ｃ）は推進ジャッキの移設構造を示
す横断面図、図５は岩盤にリヤーグリッパを支持させて
作業を行っている状態を示す掘削機の横断面図である。

【００１２】図１〜図３において、１は鋼材でなる円筒
状の掘削機本体であり、本実施例においては、該掘削機
本体１が前胴１ａと後胴１ｂとからなり、これらは、合
計４本の油圧シリンダ１ｃ（図３参照）により折れ曲げ
可能に結合されるが、１本の筒体により掘削機本体１を
構成する場合もある。２は隔壁、３は隔壁２より前方に
カッターシール４を設けて回転自在に取付けられたカッ
タディスクであり、カッタディスク３と隔壁２との間に
はチャンバ５が形成される。隔壁２の左右にはカッタデ
ィスク３を回転駆動するための油圧モータでなる駆動モ
ータ６が取付けられ、図５に示すように、その出力歯車
７がカッタディスク３と同心の内歯歯車８と噛合し、駆
動モータ６の作動によりカッタディスク３が回転される
ように構成される。

【００１３】チャンバ５内には、隔壁２に固定して、カ
ッタディスク３による掘削土砂を集積させるホッパ９が
設けられる。１０はホッパ９またはチャンバ５内に水を
供給する送水管、１１はホッパ９内に集積される掘削土
砂を水と共に排出する排泥管である。掘削機本体１を構
成する前胴１ａの前部には、短いストロークの油圧シリ
ンダにより前胴１ａの外面からスキッド１２を突没させ
るフロントグリッパ１３が、周方向に複数個配設され
る。

【００１４】１５は切羽に対してカッタディスク３を押
圧して掘進するための油圧シリンダでなる推進ジャッキ
であり、該推進ジャッキ１５はロッド側を後方に向けて
複数本設けられ、ロッド先端に、セグメント１４または
リヤーグリッパ１８に当接させるスプレッダ１９を取付
けてなる。該各推進ジャッキ１５は、掘削機本体１を構
成する後胴１ｂの内面に固定されたリング１６に周方向
に機軸方向に移設可能に取付けられる。

【００１５】すなわち、図４（Ｂ）、（Ｃ）に示すよう
に、該リング１６には、周方向に複数個の推進ジャッキ
挿通穴１６ａが設けられる。推進ジャッキ１５は、ロッ
ド側端部に取付けフランジ１５ａが固着され、図４
（Ｂ）に示すように、円筒状のスペーサ１７を推進ジャ
ッキ１５に嵌合し、スペーサ１７の一端のフランジ１７
ａを前記リング１６にボルト付けし、スペーサ１７の他
端のフランジ１７ｂを推進ジャッキ１５のフランジ１５
ａにボルト付けすることにより、推進ジャッキ１５はリ
ング１６から後方に延出した状態で掘削機本体１に取付
けられ、一方、図４（Ｃ）に示すように、スペーサ１７
を外し、推進ジャッキ１５のフランジ１５ａをリング１
６にボルトにより直付けすれば、推進ジャッキ１５は前
方に移設させた状態で取付けられる。

【００１６】前記リング１６には、リヤーグリッパ１８
を機軸を中心に回動自在に取付けるための固定円筒２２
が固着され、該固定円筒２２には軸受２３を介して機軸
を中心として回動自在に回動円筒２５が取付けられる。
図４（Ａ）に示すように、固定円筒２２には旋回モータ
２６が取付けられ、その出力歯車２７が、回動円筒２５
を取付けた内歯歯車２８に噛合し、旋回モータ２６の作
動により回動円筒２５が回動する。回動円筒２５の左右
には、それぞれリヤーグリッパ１８を機軸方向に移動自
在に支持するほぼコ字形のガイド部を有するビームから
なる支持体３０が、開口面を互いに対向させて片持ち式
に後方に延出させて取付けられる。

【００１７】図３、図５に示すように、リヤーグリッパ
１８のフレーム１８ａの左右には、支持体３０のコ字形
ガイド部に移動自在に内嵌されるローラ３１を取付け
る。また、前記回動円筒２５にヘッド側を固定した油圧
シリンダでなるグリッパ引き込みジャッキ３３のロッド
の先端をリヤーグリッパ１８のフレーム１８ａに連結具
３４を介して連結し、該ジャッキ３３の伸縮によりリヤ
ーグリッパ１８は支持体３０に沿って移動可能とする。

【００１８】図６、図７は岩盤等の硬い地盤を掘削して
いる状態を示す縦断面図、図８は図７のＦ−Ｆ断面図で
あり、リヤーグリッパ１８は、図３、図８に示すよう
に、フレーム１８ａと一体の前後左右の外筒３７の上下
にそれぞれ摺動自在に内筒３８、３９を嵌め、４本の上
部内筒３８の上端と、下部内筒３９の下端にそれぞれス
キッド４０、４１を結合し、これらのスキッド４０、４
１間を、前記筒３７〜３９に内嵌した油圧シリンダでな
るグリッパジャッキ４３により連結する。そして、グリ
ッパジャッキ４３の伸長によりスキッド４０、４１は後
胴１ｂの外面より外方に突出可能であり、また、グリッ
パジャッキ４３を収縮させることにより、図１、図２に
示すように、セグメント１４の内面より内側にスキッド
４０、４１を収めることが可能となるように構成する。

【００１９】次にこのトンネル掘削機の操作、動作につ
いて説明する。地山が岩盤等の硬い地盤である場合、図
６、図７に示すように、スペーサ１７を介して推進ジャ
ッキ１５をリング１６に取付けることにより、推進ジャ
ッキ１５が後方に延出し、後胴１ｂより後方にリヤーグ
リッパ１８が突出できるようにする。

【００２０】そして、カッタディスク３により掘削した
土砂は、本実施例の場合には、ホッパ９に入り、送水管
１０から送られてきた水と混合され、泥水として排泥管
１１よりトンネル掘削機の後方に送られる。泥水は不図
示の処理設備により土砂と水に分離され、水だけが再び
送水管１０から送られて来る。なお、掘削土砂の排出方
法がベルトコンベアやスクリューコンベア等による場合
にも同様である。

【００２１】トンネル掘削機の推進力は、トンネル掘削
機本体１の後方で、グリッパジャッキ４３を伸長させて
スキッド４０、４１を地山４５に押し付けることにより
得ている。すなわち、リヤーグリッパ１８を地山に固定
した状態としておき、図６に示すように、推進ジャッキ
１５の先端のスプレッダ１９と当接させ、推進ジャッキ
１５を伸長させてリヤーグリッパ１８を押圧することに
より推進力を得る。

【００２２】このような動作により、推進ジャッキ１５
が図７に示すように最大ストロークまで伸長した後、駆
動モータ６を停止し、フロントグリッパ１３を伸長させ
て地山に押し付けた後、推進ジャッキ１５を引き限界ま
で縮め、グリッパジャッキ４３を縮めてリヤーグリッパ
１８の地山４５への押し付け力を解放する。

【００２３】そして、グリッパ引き込みジャッキ３３で
リヤーグリッパ１８を、図６に示すように、掘削機本体
１に対するリヤーグリッパ１８の相対位置が掘削し始め
の位置となるまで引き寄せる。そして、地山４５の状態
を確認して、最も地山の安定している場所にリヤーグリ
ッパ１８を押し付けられるように、旋回モータ２６を作
動させ、リヤーグリッパ１８を機軸を中心に回動させ
る。そして、グリッパジャッキ４３を伸長させてリヤー
グリッパのスキッド４０、４１を地山４５に押し付け、
次にフロントグリッパ１３を縮めてフロントグリッパ１
３による地山４５への押し付け力を解放し、再び推進ジ
ャッキ１５を伸ばして掘削し始める。以上の作業を繰り
返すことにより、岩盤等の硬い地山にトンネルを掘削し
ていく。

【００２４】一方、軟弱な地山を掘削する場合のシール
ド掘進は、図１、図２のように、スペーサ１７を取り外
し、推進ジャッキ１５のフランジ１５ａをリング１６に
ボルトにより直付けして前方に移設する。そして、グリ
ッパジャッキ４３を縮め、リヤーグリッパ１８を、掘削
したトンネルの内壁を支持するように構築された鋼材で
なるセグメント１４に干渉しない位置まで縮める。そし
て、スプレッダ１９は先端のセグメント１４の端面に当
接させる。カッタディスク３による掘削および泥水排出
は硬い地山の掘削を行う場合と同様である。トンネル掘
削機の推進力は、推進ジャッキ１５を伸長方向に作動さ
せることにより、セグメント１４に推進ジャッキ１５の
先端のスプレッダ１９を押し付けることにより得る。

【００２５】図１の状態から少なくともセグメント１４
の幅だけ掘削し、図２の状態にした後、推進ジャッキ１
５を縮め、新らしいセグメント１４を組み立てる。この
組立は、セグメント１４をリヤーグリッパ１８の中を通
して運ぶことにより行う。このような作業を繰り返して
掘進を行う。

【００２６】以上本発明を実施例により説明したが、リ
ヤーグリッパ１８を引き寄せる手段としては、グリッパ
引き込みジャッキ３３を設けるのではなく、推進ジャッ
キ１５とリヤーグリッパ１８とを接続し、推進ジャッキ
１５によりリヤーグリッパ１８を引き寄せることも可能
である。ただし、この場合は、グリッパ引き込みジャッ
キ３３を装備する必要はないが、リヤーグリッパ１８を
回動させる場合はその接続を切り離す必要がある。ま
た、支持体３０は掘削機本体１に対して非回動とし、支
持体３０に対してリヤーグリッパ１８を機軸を中心に回
動可能に取付けてもよい。

【００２７】

【発明の効果】請求項１によれば、硬い地盤を掘削する
際に行ういわゆるトンネル掘削と、軟弱な地盤を掘削す
る際に行ういわゆるシールド掘進の段取り作業が、グリ
ッパジャッキの伸び縮み、および推進ジャッキの前後移
設だけで行えるため、従来のようにプレスリングとリヤ
ーグリッパの分解を行う場合に比較し、段取り替え作業
が短時間にかつ容易に行える。

【００２８】また、リヤーグリッパに推進ジャッキを張
って掘削反力を得る構造としたため、スラストジャッキ
が不要となり、構造が簡単になる。

【００２９】請求項２によれば、リヤーグリッパを機軸
を中心に回動可能としたので、最も地山が安定している
位置でリヤーグリッパを張れるため、確実に掘削反力を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトンネル掘削機の一実施例をシールド
掘進状態で示す縦断面図である。

【図２】図１の状態から１セグメント分掘進した状態を
示すトンネル掘削機の縦断面図である。

【図３】図２のＥ−Ｅ断面図である。

【図４】（Ａ）はリヤーグリッパの回動装置を示す横断
面図、（Ｂ）、（Ｃ）は推進ジャッキの移設構造を示す
横断面図である。

【図５】本実施例のトンネル掘削機をトンネル掘削状態
で示す横断面図である。

【図６】本実施例のトンネル掘削機をトンネル掘削状態
で示す縦断面図である。

【図７】図６の状態から掘進した状態を示すトンネル掘
削機の縦断面図である。

【図８】図７のＦ−Ｆ断面図である。

【符号の説明】

１：掘削機本体、２：隔壁、３：カッタディスク、４：
カッターシール、５：チャンバ、６：駆動モータ、７：
出力歯車、８：内歯歯車、９：ホッパ、１０：送水管、
１１：排泥管、１４：セグメント、１５：推進ジャッ
キ、１６：リング、１７：スペーサ、１８：リヤーグリ
ッパ、２２：固定円筒、２３：軸受、２５：回動円筒、
２６：旋回モータ、２７：出力歯車、２８：内歯歯車、
３０：支持体、３１：ローラ、３３：グリッパ引き込み
ジャッキ、３７：外筒、３８、３９：内筒、４０、４
１：スキッド、４３：グリッパジャッキ、４５：地山

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 清 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 石川 泰昭 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 三木 雅明 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 日 立建機株式会社内 (72)発明者 有田 亮一 大阪府吹田市芳野町７番９号 三恵株式会 社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状をなす掘削機本体の先端にカッタディ
   スクを装着すると共に、該掘削機本体にフロントグリッ
   パと推進ジャッキを装備してなるトンネル掘削機におい
   て、 前記掘削機本体に機軸方向に移設可能に前記推進ジャッ
   キを取付け、 前記掘削機本体に機軸方向に設けた支持体に沿って移動
   自在に、グリッパジャッキの伸長によりスキッドを地山
   に押し付けるリヤーグリッパを取付け、 前記リヤーグリッパは、少なくとも全縮時にはセグメン
   ト内面より内側に収まる構成としたことを特徴とするト
   ンネル掘削機。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記リヤーグリッパは、掘削機の機軸回りに回動可能に
   取付けられていることを特徴とするトンネル掘削機。