JPH11117681A - トンネル掘進機及びトンネルの掘進方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル掘進機の後胴部の後方において、天
端付近の地山の崩落を防止しつつ、吹付けコンクリート
などの支保工を容易に施工してゆくことを可能にするト
ンネル掘進機及びトンネルの掘進方法を提供する。 【解決手段】 切羽を掘削するカッターヘッド１１を先
端に備えた前胴部１２と、この前胴部１２に対して摺動
可能に連設する後胴部１３と、前胴部１２と後胴部１３
との間に設けられてこれらを伸縮摺動するスラストジャ
ッキ１６とを含み、外周の地山を押圧するグリッパ１
８，１９によって伸縮時の反力を得つつトンネルの掘進
作業を行なうトンネル掘進機１０において、このトンネ
ル掘進機１０の後端部における少なくとも上方アーチ部
分に、後胴部１３の外周に沿って進退スライドすること
により後方に突出する稼働テール部５０を設け、この稼
働テール部５０を進退させながら、吹付けコンクリート
などの支保工を施工してゆく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トンネル掘進機
及びトンネルの掘進方法に関し、特に、切羽を掘削する
カッターヘッドを先端に備えた前胴部と、該前胴部に対
して摺動可能に連設する後胴部と、前記前胴部と前記後
胴部との間に設けられてこれらを伸縮摺動する伸縮ジャ
ッキとを含み、外周の地山を押圧するグリッパによって
伸縮時の反力を得つつトンネルの掘進作業を行なうトン
ネル掘進機、及びかかるトンネル掘進機によるトンネル
の掘進方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】岩盤などの比較的安定した地山に対し
て、トンネルの全断面を機械堀りによって掘削形成して
行く機械として、従来より、例えばトンネルボーリング
マシーンで代表される、前胴部と後胴部とからなるトン
ネル掘進機が知られている。

【０００３】このトンネル掘進機は、例えば、一般に、
切羽面を掘削するカッターヘッドと、外方に突出して外
周の地山を押圧するフロントグリッパーとを備えた前胴
部と、この前胴部に対して摺動可能に連設され、かつ外
方に突出して外周の地山を押圧するメイングリッパーを
備えた後胴部と、これらの後胴部と前胴部を伸縮可能に
連結する伸縮ジャッキとからなり、後胴部のメイングリ
ッパーを突出して外周の地山から掘進反力を得つつ、伸
縮ジャッキを伸張して前胴部のカッターヘッドによりト
ンネルの掘進作業を行なう工程と、しかる後に、前胴部
のフロントグリッパーを突出して外周の地山から支持反
力を得つつ、後胴部のメイングリッパーを後退し伸縮ジ
ャッキを収縮して後胴部を引き寄せる工程とを繰り返す
ことにより、いわゆる尺取り虫状にトンネルを掘削形成
して行くものである。

【０００４】また、例えば曲線部分のトンネル掘進作業
を容易にすべく、前胴部と後胴部との間に中胴部を介在
したトンネル掘進機も多く用いられている。

【０００５】そして、かかるトンネル掘進機によれば、
掘削後のトンネル内壁面を防護するために、例えば後胴
部のテール部に位置するスキンプレート内の作業とし
て、セグメントを組立てたりあるいは覆工コンクリート
を打設し、これらをトンネル掘進機の前進に伴って後方
に押し出してゆくことにより、掘削後のトンネル内壁面
を覆う覆工体を形成する方法が採用される場合もある
が、例えば吹付けコンクリートなどによって、テール部
通過後のトンネル内壁面に対し直接作業を行うことを必
要とする防護を地山の状況に合わせた支保工として行っ
てゆくことが、トンネル掘進作業の迅速化や能率の向上
を図る上で好ましい。

【０００６】また、特に、トンネル掘進機により形成さ
れるトンネルが、例えば大断面トンネルのためのパイロ
ットトンネルである場合には、セグメントや同等の厚さ
のコンクリートで覆工を行うと、これらは後に撤去する
ことになるため不経済であることから、吹付けコンクリ
ートなどの簡易な支保工によって防護を行ってゆくこと
が好ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
トンネル掘進機によれば、このような吹付けコンクリー
ト等の簡易な支保工による防護は、後胴部を前方に前進
スライドさせた後の掘削内壁面全周の地山が露出したト
ンネル内における作業になるとともに、天端付近の支保
工の設置は通常最終段階の作業となるため、特にこの天
端付近の地山が長時間無支保の状態で露出することにな
って崩落を生じやすくなるという課題があった。

【０００８】また、特に、吹付けコンクリートによる場
合には、コンクリートを後胴部に付着させないために当
該後胴部に近接した部分の吹付け作業は行われないこと
から、かかる近接部分における天端付近の地山に崩落が
生じやすくなるという課題があった。

【０００９】そこで、この発明は、このような従来の課
題に着目してなされたもので、トンネル掘進機の後胴部
の後方において、天端付近の地山の崩落を防止しつつ、
吹付けコンクリートなどの支保工を容易に施工してゆく
ことを可能にするトンネル掘進機及びトンネルの掘進方
法を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、かかる目的
を達成するためになされたもので、その要旨は、切羽を
掘削するカッターヘッドを先端に備えた前胴部と、該前
胴部に対して摺動可能に連設する後胴部と、前記前胴部
と前記後胴部との間に設けられてこれらを伸縮摺動する
伸縮ジャッキとを含み、外周の地山を押圧するグリッパ
によって伸縮時の反力を得つつトンネルの掘進作業を行
なうトンネル掘進機において、該トンネル掘進機の後端
部における少なくとも上方アーチ部分に、前記後胴部の
外周に沿って進退スライドすることにより後方に突出す
る稼働テール部を備えることを特徴とするトンネル掘進
機にある。

【００１１】また、この発明のトンネル掘進機は、前記
稼働テール部を、周方向に分割されて各々独立して進退
する複数のテール部材によって構成することが好まし
い。

【００１２】一方、この発明の他の要旨は、切羽を掘削
するカッターヘッドを先端に備えた前胴部と、該前胴部
に対して摺動可能に連設する後胴部と、前記前胴部と前
記後胴部との間に設けられてこれらを伸縮摺動する伸縮
ジャッキとを含み、外周の地山を押圧するグリッパによ
って伸縮時の反力を得つつトンネルの掘進作業を行なう
トンネル掘進機によるトンネルの掘進方法であって、前
記後胴部を前方に前進スライドする際に、露出するトン
ネル内壁面の地山の少なくとも上方アーチ部分を覆って
前記後胴部の後方にテール部を残置し、該テール部の下
方の地山に支保工を施工した後、前記テール部を撤去し
て前記上方アーチ部分の支保工を施工しながら掘進作業
を行うことを特徴とするトンネルの掘進方法にある。

【００１３】ここで、上記記載における上方アーチ部分
とは、天端及びこれの付近を含むトンネルないしはトン
ネル掘進機の上部のアーチ状の部分を意味するものであ
る。

【００１４】そして、この発明のトンネル掘進機によれ
ば、例えば一工程分の掘進作業が終了して後胴部を前進
スライドする際に、稼働テール部を後胴部の外周に沿っ
て後方にスライドさせることにより、当該稼働テール部
を、露出するトンネル内壁面の少なくとも上方アーチ部
分を覆った状態で容易に残置することができ、かかる稼
働テール部によって地山の崩落を防護した状態で、これ
の下方における吹付コンクリートなどによる支保工の設
置作業を効率良く行うことができる。また、かかる下方
部分における作業の後に、稼働テール部を前方にスライ
ドして上方アーチ部分の地山を露出させ、この上方アー
チ部分の地山を長時間露出することなく、速やかに当該
アーチ部分の支保工の設置作業を行うことが可能にな
る。

【００１５】また、前記稼働テール部を、周方向に分割
されて各々独立して進退する複数のテール部材によって
構成すれば、各テール部材毎に掘削内壁面から後胴部側
にスライド撤去しつつ支保工の設置作業を行うことによ
り、かかる支保工を行う際の地山の露出領域を最小限に
留めつつ設置作業を行うことが可能になる。

【００１６】一方、この発明のトンネルの掘進方法によ
れば、後胴部の後方に残置したテール部によって上方ア
ーチ部分の地山を防護しつつこれより下方の支保工の設
置作業を行うとともに、上方アーチ部分の支保工の設置
作業は、テール部を撤去した後に直ちに行うことができ
るので、上方アーチ部分の地山を長時間露出させること
がなく、これの崩落による各種のトラブルを容易に防止
することが可能になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。この実
施形態にかかるトンネル掘進機１０は、岩盤などの比較
的安定した地山に対してトンネルを掘削形成して行く際
に用いられるもので、図１に示すように、主として、先
端にカッターヘッド１１を備えた前胴部１２と、この前
胴部１２に対して中胴部１４を介して摺動可能に連設さ
れる後胴部１３と、前胴部１２と後胴部１３との間に設
けられてこれらを伸縮摺動する伸縮ジャッキとしてのス
ラストジャッキ１６とによって構成されている。

【００１８】ここで、このトンネル掘進機１０を構成す
る前胴部１２は、円筒状の外殻体２１からなり、上述の
ように、多数のローラーカッター２８が設けられたカッ
ターヘッド１１をその先端に備えるとともに、これの内
部には、カッターモータ２５による駆動力をカッターヘ
ッド１１に伝える回動機構２６や破砕掘削した土砂をベ
ルトコンベア２９に投入供給するためのホッパー装置２
７などを備えている。また、この前胴部１２には、これ
の外周面から外方に進退可能に突出するフロントグリッ
パー１８が設けられている（図３参照）。

【００１９】一方、後胴部１３は、前胴部１２と同様に
円筒状の外殻体すなわちスキンプレート３１からなり、
これの外周面から外方に進退可能に突出するメイングリ
ッパー１９を備えるとともに、これの内部には、このメ
イングリッパー１９を進退駆動するためのグリッパージ
ャッキ１７や掘削土砂を排出するためベルトコンベア２
９等が配設されている。

【００２０】また、後胴部１３の後方には、スキンプレ
ート３１に周囲を囲まれるようにして作業室３３が形成
されており、この作業室３３には、トンネル掘進機１０
が破砕帯などの不安定な地盤を通過する際に、例えばセ
グメント等による強固なトンネル覆工体を設けるととも
に、この覆工体から掘進反力を得ることができるよう
に、エレクタ装置３４やシールドジャッキ３２等が設置
されている。

【００２１】さらに、この後胴部１３の外周には、後に
詳述するように、これの上方アーチ部分に、進退スライ
ドすることにより後方に突出する稼働テール部としての
ムーバブルテール５０が設けられている。

【００２２】そして、この実施形態のトンネル掘進機１
０によれば、前胴部１２と後胴部１３との間に介在する
ようにして中胴部１４が設けられている。すなわち、こ
の中胴部１４は、円筒状の外殻体４１からなり、その先
端部がアーティキュレーションジョイント４２を介して
前胴部１２に接続し、これの周方向に複数配設したアー
ティキュレーションジャッキ４３の作動によって、前胴
部１２を中胴部１４すなわち後胴部１３に対して傾動す
ることができるようになっているとともに、その後部が
後胴部１３のスキンプレート３１の前部を覆って二重の
外殻構造を形成することにより、前胴部１２を後胴部１
３に対して進退摺動することができるようになってい
る。

【００２３】また、中胴部１４の内部には、掘削土砂を
排出するためのベルトコンベア２９が、前胴部１２から
後胴部１３に向けて貫通配置されるとともに、その先端
が前胴部１２に、その後端が後胴部１３に連結する複数
のスラストジャッキ１６が配置され、このスラストジャ
ッキ１６によって、前胴部１２と後胴部１３とが伸縮摺
動するように構成されている。さらに、この中胴部１４
の内部には、その上方アーチ部分に、外殻体４１の内周
面に沿って、後述するムーバブルテール５０を進退スラ
イドするためのムーバブルテールジャッキ４４が設けら
れている。

【００２４】そして、この実施形態のトンネル掘進機１
０によれば、これの後部における上方アーチ部分に、後
胴部１３の外周に沿ってトンネル軸方向に進退スライド
することにより後方に突出するムーバブルテール５０が
設けられている。

【００２５】すなわち、このムーバブルテール５０は、
図２にも示すように、後胴部１３の上方アーチ部分の内
側に設けられる断面円弧状の支持台５１に形成された複
数の案内溝５２に沿って各々トンネル軸方向に進退スラ
イドする滑車部５３と、この滑車部５３の外周面に沿っ
て取り付けられた、上方アーチ部分を周方向に分割した
円弧状の断面形状を有するとともにトンネル軸方向に延
長する板状のルーフ部５４とからなるテール部材５５
を、上方アーチ部分の周方向に５体平行に配置したもの
で、各テール部材５５は、滑車部５３と連結するムーバ
ブルテールジャッキ４４の駆動によりトンネル軸方向に
進退し、このテールジャッキ４４を伸張した状態におい
て、各テール部材５５の後端部が、後胴部１３の後方に
突出するようになっている。

【００２６】そして、この実施形態のトンネル掘進機１
０によれば、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、後胴部
１３のメイングリッパー１９を突出して外周の地山から
掘進反力を得つつ、スラストジャッキ１６を伸張して前
胴部１２のカッターヘッド１１によりトンネルの掘進作
業を行なう工程（（ａ）及び（ｂ）参照）と、しかる後
に、前胴部１２のフロントグリッパー１８を突出して外
周の地山から支持反力を得つつ、後胴部１３のメイング
リッパー１９を後退しスラストジャッキ１６を収縮して
後胴部１３を引き寄せる工程（（ｃ）参照）とを繰り返
すことにより、いわゆる尺取り虫状にトンネルを掘削形
成してゆくとともに、後胴部１３を前進させることによ
って露出した掘削内壁面の地山を、吹付けコンクリート
６０による支保工によって防護してゆくことになるが
（図１参照）、この実施形態によれば、かかる吹付けコ
ンクリート６０による支保工を、露出した地山の崩落を
防護しつつ効率良く行ってゆくことが可能になる。

【００２７】すなわち、この実施形態によれば、図３
（ｃ）に示すように、トンネルの掘進作業を行なう工程
が終了して、トンネル掘進機１０の後胴部１３を引き寄
せる際に、同時にムーバブルテールジャッキ４４を伸張
して各テール部材５５を後方に押し出すことにより、露
出する掘削内壁面の上方アーチ部分を覆って後胴部１３
の後方にムーバブルテール５０を突出させた状態で残置
する。

【００２８】したがって、かかるムーバブルテール５０
によって上方アーチ部分の地山の崩落を防護した状態
で、これの下方における吹付コンクリート６０による支
保工の設置作業を効率良く行うことが可能になる。ま
た、かかる下方部分における吹付け作業が終了したら、
ムーバブルテールジャッキ４４を収縮しムーバブルテー
ル５０を前方にスライドして上方アーチ部分の地山を露
出させた後に当該上方アーチ部分の吹付け作業を行うよ
うにすれば、崩落を生じやすい上方アーチ部分の地山
を、長時間露出することなく速やかに吹付コンクリート
６０による支保工によって防護することができる。

【００２９】また、この実施形態によれば、ムーバブル
テール５０は、周方向に分割されて各々独立して進退す
る複数のテール部材５５によって構成されていることか
ら、図４に示すように、下方に位置する両端のテール部
材５５から順次前方にスライド移動するとともに、撤去
されたテール部材５５によって覆われていた部分毎に順
次吹付け作業を行ってゆくことができ、これによって、
崩落しやすい上方アーチ部分の地山の露出領域を最小限
に留めつつ吹付け作業を行ってゆくことができる。

【００３０】なお、この発明は、上記実施形態の実施の
態様のものに限定されるものではなく、各請求項に記載
された構成の範囲内において種々に変更して採用するこ
とができる。例えば、この発明のトンネル掘進機は、上
方アーチ部分に留まることなく、これの下方部分をも覆
うように稼働テール部を備えることもでき、この発明の
トンネルの掘進方法は、支保工として、吹付コンクリー
ト以外のものを用いる場合にも採用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
トンネル掘進機によれば、トンネル掘進機の後端部にお
ける少なくとも上方アーチ部分に、後胴部の外周に沿っ
て進退スライドすることにより後方に突出する稼働テー
ル部を備えるので、トンネル掘進機の後胴部の後方にお
いて、天端付近の地山の崩落を防止しつつ、吹付けコン
クリートなどの支保工を容易に施工してゆくことができ
る。

【００３２】また、この発明のトンネルの掘進方法によ
れば、後胴部を前方に前進スライドする際に、露出する
トンネル内壁面の地山の少なくとも上方アーチ部分を覆
って前記後胴部の後方にテール部を残置し、該テール部
の下方の地山に支保工を施工した後、前記テール部を撤
去して前記上方アーチ部分の支保工を施工しながら掘進
作業を行うので、崩落の生じやすい上方アーチ部分の露
出時間を少なくして、天端付近の地山の崩落を防止しつ
つ、吹付けコンクリートなどの支保工を容易に施工して
ゆくことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係るトンネル掘進機の
構成を示す縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａに沿った断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の一実施形態に係
るトンネルの掘進方法を説明する側面図である。

【図４】分割されたテール部材毎に順次吹付け作業を行
ってゆく状況を説明する、図３（ｃ）を上方から見た平
面図である。

【符号の説明】

１０ トンネル掘進機 １１ カッターヘッド １２ 前胴部 １３ 後胴部 １４ 中胴部 １６ スラストジャッキ（伸縮ジャッキ） １８ フロントグリッパー １９ メイングリッパー ４４ テールジャッキ ５０ ムーバブルテール（可動テール部） ５１ 支持台 ５２ 案内溝 ５３ 滑車部 ５４ ルーフ部 ５５ テール部材 ６０ 吹付けコンクリート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切羽を掘削するカッターヘッドを先端に
   備えた前胴部と、該前胴部に対して摺動可能に連設する
   後胴部と、前記前胴部と前記後胴部との間に設けられて
   これらを伸縮摺動する伸縮ジャッキとを含み、外周の地
   山を押圧するグリッパによって伸縮時の反力を得つつト
   ンネルの掘進作業を行なうトンネル掘進機において、該
   トンネル掘進機の後端部における少なくとも上方アーチ
   部分に、前記後胴部の外周に沿って進退スライドするこ
   とにより後方に突出する稼働テール部を備えることを特
   徴とするトンネル掘進機。
2. 【請求項２】 前記稼働テール部が、周方向に分割され
   て各々独立して進退する複数のテール部材からなること
   を特徴とする請求項１に記載のトンネル掘進機。
3. 【請求項３】 切羽を掘削するカッターヘッドを先端に
   備えた前胴部と、該前胴部に対して摺動可能に連設する
   後胴部と、前記前胴部と前記後胴部との間に設けられて
   これらを伸縮摺動する伸縮ジャッキとを含み、外周の地
   山を押圧するグリッパによって伸縮時の反力を得つつト
   ンネルの掘進作業を行なうトンネル掘進機によるトンネ
   ルの掘進方法であって、前記後胴部を前方に前進スライ
   ドする際に、露出するトンネル内壁面の地山の少なくと
   も上方アーチ部分を覆って前記後胴部の後方にテール部
   を残置し、該テール部の下方の地山に支保工を施工した
   後、前記テール部を撤去して前記上方アーチ部分の支保
   工を施工しながら掘進作業を行うことを特徴とするトン
   ネルの掘進方法。