JPH11236794A - トンネル掘進装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネルの大断面化や長距離化を容易にする
とともに、地盤による反力から掘進装置本体が前記面盤
の回転方向と逆に回転してしまう、いわゆるローリング
の発生を低減するトンネル掘進装置を提供する。 【解決手段】 前面２ｆがトンネル切羽面に当接して回
転する円盤状の回転盤２と、前面２ｆに設けられ回転盤
２の回転時に地山を切削する切削部材６，…と、を備え
たトンネル掘進装置１である。回転盤２が、同心円を境
界とする複数の回転部４，５に分割され、回転部４，５
が互いに異なる角速度で回転する。回転部４，５のう
ち、少なくとも一つが、他と逆方向に回転する。回転部
４，５のうち、正回転する正回転部４と、逆回転する逆
回転部５とで、回転時に地山から受ける抵抗が略等しく
なるように、両回転部４，５の寸法および角速度が設定
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド機やＴＢ
Ｍ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｂｏｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）等
の、トンネル掘進装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シールド機やＴＢＭ等のトンネル掘進装
置は、切羽面に当接するカッター面盤を有し、このカッ
ター面盤を回転させることによって切羽土砂を切削す
る、いわゆる全断面掘削方式により、トンネルを掘進す
る構成となっている。

【０００３】図５は従来のシールド機１０１を示す斜視
図、図６は従来のＴＢＭ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｂｏｒｉｎｇ
Ｍａｃｈｉｎｅ）２０１を示す斜視図である。これら
トンネル掘進装置１０１，２０１の面盤１０２，２０２
の前面１０２ｆ，２０２ｆには、多数のカッター６，
…，２６，…が設けられている。このような面盤１０
２，２０２はその全面が一体となって回転するようにな
っている。従って、面盤１０２，２０２の中心付近に設
けられたカッター６，…，２６，…と、周付近に設けら
れたカッター６，…，２６，…とでは、面盤１０２，２
０２の回転中における速度が異なる。即ち、面盤１０
２，２０２の中心から遠ざかり、周に近づくほど徐々に
カッター６，…，２６，…の速度が大きくなる。

【０００４】カッター６，…，２６，…は速く回転する
ほど磨耗が激しくなるが、回転中におけるカッター６，
…，２６，…の適切な速度は、通常１０〜２０ｍ／ｍｉ
ｎ程度とされている。

【０００５】面盤１０２，２０２の回転中における、カ
ッター６，…，２６，…の激しい磨耗を防ぐためには、
回転中に最も高速で回転する、面盤１０２，２０２の周
付近に位置するカッター６，…，２６，…が、上記のよ
うな適切な速度で回転するようにしてトンネル掘進装置
１０１，２０１を用いる必要がある。この場合、面盤１
０２，２０２の中心付近に位置するカッター６，…，２
６，…の速度は、周付近のカッター６，…，２６，…の
速度と比較してかなり遅い状態で用いられることにな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術で
は、上述したような理由から、面盤１０２，２０２の中
心付近では、切羽土砂の切削速度が著しく遅くなってし
まう。また、トンネル掘進速度は、切削速度の遅い面盤
１０２，２０２の中心付近の掘進速度に依存するため、
面盤１０２，２０２として大型のものを使用して、トン
ネルの大断面化を図るときほど、加速度的にトンネル掘
進速度が遅くなるという問題があった。

【０００７】さらに、地盤が硬い層での掘進を行う場
合、面盤１０２，２０２の中心付近では、切削能力が著
しく低くなるため、トルクを増大させる必要があり、駆
動系の負荷が大きくなるといった問題があった。

【０００８】また、カッター６，…，２６，…の磨耗速
度が、前記面盤１０２，２０２の中心付近と周付近とで
は、大きく異なってしまい、該面盤１０２，２０２の中
心付近に位置するカッター６，…，２６，…はそれほど
磨耗しないにも関わらず、前記面盤１０２，２０２の周
付近に位置するカッター６，…，２６，…は、激しく磨
耗してしまう。従って、面盤１０２，２０２の中心付近
に位置するカッター６，…，２６，…はさほど磨耗して
いないにも関わらず、面盤１０２，２０２の周付近に位
置するカッター６，…，２６，…を頻繁に交換しなけれ
ばならないため、作業進行が停滞したり、コストがかか
ったりするといった問題があった。

【０００９】上述したような、問題に対応するために、
回転中に同一軌道となる（即ち、前記面盤１０２，２０
２の中心から等距離にある）前記カッター６，…，２
６，…の取付け数を、前記面盤１０２，２０２の中心か
ら遠ざかるほど増やした構成としていたが、この場合、
カッター６，…，２６，…の交換頻度は低減できるもの
の、トンネルの掘進速度はさほど向上できず、トンネル
の大断面化も困難であった。

【００１０】一方、切削地盤が硬いと前記面盤１０２，
２０２の回転時の抵抗が大きくなり、地盤による反力に
よって掘進装置本体１０３，２２３が前記面盤１０２，
２０２の回転方向と逆に回転してしまう、いわゆるロー
リングが発生することがあり、掘進装置１０１，２０１
の姿勢制御が難しいため、熟練オペレータの技量にたよ
っていた。

【００１１】前記ローリングに対応するために、前記面
盤１０２，２０２は、正回転・逆回転が可能な構成とな
っていて、前記ローリングが発生してしまったときに
は、前記面盤１０２，２０２を逆回転させ、掘進装置本
体１０３，２０３の姿勢を修正していた。そのため、正
回転・逆回転どちらでも地盤を切削できるように、前記
面盤１０２には前記カッター６，…が双方向の回転用に
取り付けていたため、前記カッター６，…の取付数がか
なりの数になっていた。加えて、正回転の場合、逆回転
用の前記カッター６，…は背面方向での回転となり、た
だ無駄に磨耗だけが進行していた。

【００１２】他方、特に硬い岩盤層に適用される、ＴＭ
Ｂ（Ｔｕｎｎｅｌ ＢｏｒｉｎｇＭａｃｈｉｎｅ）２０
１の場合、トンネル掘進時には、特に反力が大きくかか
るため、トンネル掘進方向に交差する方向に延びる突っ
張り、即ち、グリッパ２３１，２３１を用いて、姿勢制
御を行う必要があった。

【００１３】他にも、付着性の高い粘性土層掘削におい
ては、シールドチャンバー内に取り込まれた粘土が、該
チャンバー内で固結してしまい、やがて、掘進装置が掘
進不能となるといった問題がある。この問題に対応する
ために、従来は、前記チャンバー内に取り込まれた土砂
に作泥材を多量混合して土砂を柔らかくしたりしてい
た。

【００１４】そこで、本発明の目的は、トンネルの大断
面化や長距離化を容易にするとともに、地盤による反力
から掘進装置本体が前記面盤の回転方向と逆に回転して
しまう、いわゆるローリングの発生を低減するトンネル
掘進装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項１記載の発明は、前面がトンネル切羽面に当接し
て回転する円盤状の回転盤と、前記前面に設けられ前記
回転盤の回転時に地山を切削する切削部材と、を備えた
トンネル掘進装置であって、前記回転盤が、同心円を境
界とする複数の回転部に分割され、前記各回転部が互い
に異なる角速度で回転すること、を特徴としている。

【００１６】請求項１記載の発明によれば、前記回転盤
が、同心円を境界とする複数の回転部に分割され、前記
各回転部が互いに異なる角速度で回転するので、中心付
近に位置する回転部の角速度を大きくして、中心付近に
位置する切削部材の速度を、周付近に位置する切削部材
の速度に合わせることができる。そして、切削部材の速
度の面盤内での格差の縮小や、中心付近に位置する切削
部材による切削速度の向上が可能となるので、トンネル
の大断面化やトンネル掘進速度の向上が図れる。さら
に、磨耗による切削部材の劣化速度を面盤内で均一化で
きるため、各切削部材の交換時期の統一が図れるので、
頻繁に切削部材を交換することが無くなるため、トンネ
ル掘進作業の進行を円滑にできると同時に、コストの低
減ができる。また、各回転部で別々に駆動系を持った
り、ギヤ機構により各回転部に動力を伝達することがで
きるので、面盤回転時における過大な負荷を分散させる
ことができ、駆動系の負荷を軽減できる。なお、各回転
部毎に角速度が異なるため、シールドチャンバー内に取
り込まれた切削土砂が撹拌されるため、シールドチャン
バー内に取り込まれた切削土砂に作泥剤を混入する必要
もない。

【００１７】ここで、前記面盤は、２つの前記回転部に
分割されてもよいし、３つ以上の前記回転部に分割され
てもよい。また、各回転部の駆動力は、各回転部で別々
の駆動系を持つことによって得ることとしても良いし、
ギヤ機構を用いることにより共通の駆動系から各回転部
が駆動力を得るような構成としても良い。さらに、切削
部材は、いわゆる、カッター・ビット等と呼ばれるよう
なものを指すが、地山を切削できるものであれば、どの
ようなタイプのものでも良い。

【００１８】請求項２記載の発明は、請求項１記載のト
ンネル掘進装置であって、前記複数の回転部のうち、少
なくとも一つが、他と逆方向に回転すること、を特徴と
している。

【００１９】請求項２記載の発明によれば、前記複数の
回転部のうち、少なくとも一つが、他と逆方向に回転す
るので、シールドチャンバー内に取り込まれた切削土砂
がさらに攪拌される。また、回転部のうち、正回転する
部分と逆回転する部分とで地山から受ける抵抗を相殺で
きるので、トンネル掘進中におけるトンネル掘進装置の
軸周りの姿勢を安定でき、いわゆるローリング等の発生
を防止できる。さらに、姿勢制御のためにトンネル掘進
方向に交差する方向に伸びる突っ張りを有するトンネル
掘進装置においては、該突っ張りを小さいものとした
り、あるいは、該突っ張りを無くした構成とすることが
可能になる。

【００２０】請求項３記載の発明は、請求項２記載のト
ンネル掘進装置であって、前記各回転部のうち、正回転
する正回転部と、逆回転する逆回転部とで、回転時に地
山から受ける抵抗が略等しくなるように、各回転部の寸
法および角速度が設定されていること、を特徴としてい
る。

【００２１】請求項３記載の発明によれば、前記各回転
部のうち、正回転する正回転部と、逆回転する逆回転部
とで、回転時に地山から受ける抵抗が略等しくなるよう
に、両回転部の寸法および角速度が設定されているの
で、正回転部と逆回転部とで地山から受ける抵抗を相殺
できる。従って、トンネル掘進中におけるトンネル掘進
装置の軸周りの姿勢をさらに安定でき、いわゆるローリ
ング等の発生をさらに確実に防止できる。

【００２２】ここで、各回転部が回転時に地山から受け
る抵抗は、各回転部の寸法や角速度以外にも、切削部材
の取付け数、あるいは、切削部材の形状・寸法等にもよ
るが、これらも適宜調節するとなお良い。

【００２３】請求項４記載の発明は、請求項１から請求
項３のいずれかに記載のトンネル掘進装置であって、前
記各回転部のうち、少なくとも一つの回転部の前面のト
ンネル掘進方向の位置が、他と異なること、を特徴とし
ている。

【００２４】請求項４記載の発明によれば、前記各回転
部のうち、少なくとも一つの前記各前面のトンネル掘進
方向の位置が、他と異なるので、請求項５記載の発明の
ように、前記回転盤の中心近くに位置する前記回転部ほ
ど、前記前面のトンネル掘進方向の位置が、前方に突出
した構成とすることができる。従って、最先端で地山の
掘削を行う部分の地山との当接面積を小さくしたり、こ
れにより、トンネル掘進装置の進行方向に対するブレを
小さく抑えたりすることができ、トンネル掘進装置の直
進性を高めることができるため、該装置の方向制御が容
易にできる一方、トンネル掘進速度をさらに向上でき
る。

【００２５】請求項５記載の発明は、請求項４記載のト
ンネル掘進装置であって、前記回転盤の中心近くに位置
する前記回転部ほど、前記前面がトンネル掘進方向に突
出して構成されていること、を特徴としている。

【００２６】請求項５記載の発明によれば、前記回転盤
の中心近くに位置する前記回転部ほど、前記前面のトン
ネル掘進方向の位置が、前方に突出して構成されている
ので、最先端で地山の掘削を行う部分の地山との当接面
積を小さくでき、これにより、トンネル掘進装置の進行
方向に対するブレを小さく抑えることができ、トンネル
掘進装置の直進性が高まるため、該装置の方向制御が容
易になる一方、トンネル掘進速度をさらに向上できる。

【００２７】請求項６記載の発明は、請求項１から請求
項５のいずれかに記載のトンネル掘進装置であって、前
記各回転部のうち、少なくとも一つの回転部のパス数が
異なること、を特徴としている。

【００２８】請求項６記載の発明によれば、前記各回転
部の各々のパス数が異なるため、周付近に位置する前記
回転部ほど、パス数を増やした構成とすることができ、
周付近に位置する前記回転部のカッターの間隔を、中心
付近に位置する前記回転部のカッターの間隔と同程度に
することができる。従って、面盤の中心付近と周付近で
同様の切削作用を得ることができ、さらに、トンネルの
大断面化や、トンネル掘進速度の向上がはかれる。

【００２９】ここで、パス数とは、面盤の回転中に同一
軌道となる（即ち、前記面盤の中心から等距離にある）
前記切削部材の取付け数をいう。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るトンネル掘
進装置の実施の形態例を図１から図４に基づいて説明す
る。

【００３１】＜第一の実施の形態例＞図１は本発明に係
る第一の実施の形態例としてのトンネル掘進装置の適用
例を示す斜視図である。先ず、シールド機（トンネル掘
進装置）１は、前方に位置する面盤（回転盤）２と、こ
の面盤２の後部に設けられたシールド機本体３とによっ
て概略構成されている。

【００３２】面盤２は、第一の回転部（回転部）４と、
第二の回転部（回転部）５とに分かれている。第一の回
転部４の前面４ｆは、面盤２の前面２ｆの同心円となっ
ていて、前面２ｆの中心付近を構成している。第二の回
転部５の前面５ｆは、面盤２の前面２ｆから前記第一の
回転部４の前面４ｆをくり抜いた環状の形状を有してい
る。これら両回転部４，５は、互いに異なる角速度での
回転が可能なようになっている。

【００３３】面盤２（回転部４，５）の前面２ｆ（４
ｆ，５ｆ）には、カッター（切削部材）６，…が多数設
けられている。カッター６，…は、面盤２の径方向に並
ぶいくつかのまとまりに分かれていて、それぞれ放射状
に配設されたカッター群７，…を構成している。

【００３４】カッター群７，…の近傍には、図１のよう
に開口部８，…がそれぞれ設けられている。これら開口
部８，…は、面盤２（回転部４，５）の回転時に、切削
土砂をトラップして、シールドチャンバー内に取り込む
ためのものである。

【００３５】以上のような構成のシールド機１によるト
ンネル掘進時には、面盤２（回転部４，５）の前面２ｆ
（前面４ｆ，５ｆ）をトンネル切羽面に当接させた状態
で、面盤２を回転させることにより、カッター６，…に
よって、地山を切削しながら、シールド機１を漸進させ
ていく。

【００３６】このとき、回転部４に設けられたカッター
６，…と、回転部５に設けられたカッター６，…の、速
度が同程度になるように、回転部４の角速度を回転部５
の角速度に対して大きくする。

【００３７】これにより、回転部４に対応する位置の地
山の掘進速度を、回転部５に対応する位置の地山の掘進
速度に合わせることができるため、トンネルの掘進速度
を向上でき、効率的にトンネル掘進を行うことが出来
る。また、カッター６，…の磨耗速度を均一化できるの
で、各カッター６，…の交換時期を統一出来る。

【００３８】さらに、回転部４と回転部５とでは角速度
が異なるため、シールドチャンバー内に取り込まれた切
削土砂が、この角速度の差により撹拌されるため、シー
ルドチャンバー内に取り込まれた切削土砂に作泥剤を混
入しなくても、粘土の固化によりシールド機１の稼働に
支障をきたすようなことがない。

【００３９】なお、本実施の形態例では、面盤を二つの
回転部に分割した構成としたが、面盤は、いくつに分割
してもよく、面盤を大きくすることで、大断面化を図る
ことができる。また、各回転部のパス数は任意であり、
例えば、外側に位置する回転部ほどパス数を多く設定す
ると、より効率的に大断面化を図ることができる。

【００４０】＜第二の実施の形態例＞図２は本発明に係
る第二の実施の形態例としてのトンネル掘進装置の適用
例を示す斜視図である。

【００４１】第二の実施の形態例に係るトンネル掘進装
置の構成は、第一の実施の形態例に係るトンネル掘進装
置の構成とほぼ同一である。従って、第一の実施の形態
例と同一の符号を付し、同一の説明は省略して、以下に
説明する。

【００４２】第二の実施の形態例に係るトンネル掘進装
置の構成で、第一の実施の形態例に係るトンネル掘進装
置と異なる点は、前記回転部４と、前記回転部５とが、
逆方向に回転できる点と、回転部４と、回転部５とで、
回転時に地山から受ける抵抗が略等しくなるように、両
回転部４，５の寸法が設定されている点だけが異なる。

【００４３】以上のような構成のシールド機１によるト
ンネル掘進時には、前記回転部４と、前記回転部５と
が、逆方向に回転し、しかも、回転部４と、回転部５と
で、回転時に地山から受ける抵抗が略等しくなるので、
回転部４と回転部５とで地山から受ける抵抗を相殺でき
る。従って、シールド機１の姿勢が安定し、トンネル掘
進中においてシールド機１がトンネルの軸周りに回転し
てしまう、いわゆるローリング等の発生を防止できる。

【００４４】またこのとき、回転部４と回転部５とが互
いに逆方向に回転するので、両回転部４，５が同方向に
回転する場合よりも、シールドチャンバー内に取り込ま
れた切削土砂がさらに攪拌される。

【００４５】＜第三の実施の形態例＞図３は本発明に係
る第三の実施の形態例としてのトンネル掘進装置の適用
例を示す斜視図である。

【００４６】第三の実施の形態例に係るトンネル掘進装
置の構成は、第一・二の実施の形態例に係るトンネル掘
進装置の構成と類似の構成を有している。従って、第一
の実施の形態例と同一の構成要素には同一の符号を付
し、同一の説明は省略して、以下に説明する。

【００４７】先ず、シールド機（トンネル掘進装置）１
１は、前方に位置する面盤（回転盤）１２と、この面盤
１２の後部に設けられたシールド機本体１３とによって
概略構成されている。

【００４８】面盤１２は、第一の回転部（回転部）１
４、第二の回転部（回転部）１５および第三の回転部
（回転部）１６とに分かれている。第一の回転部１４の
前面１４ｆは、面盤１２の前面１２ｆの同心円となって
いて、前面１２ｆの中心付近を構成している。第二の回
転部１５の前面１５ｆは、第一の回転部１４の前面１４
ｆより大きな同心円から、前記第一の回転部１４の前面
１４ｆをくり抜いた環状の形状を有している。第三の回
転部１６の前面１６ｆは、面盤１２の前面１２ｆから前
記前面１４ｆおよび前記前面１５ｆをくり抜いた環状の
形状を有している。これら各回転部１４，１５，１６
は、互いに異なる角速度での回転が可能なようになって
いる。

【００４９】また、図３に示すように、回転部１５の前
面１５ｆのトンネル掘進方向の位置は、回転部１６の前
面１６ｆよりも前方に突出して設けられている。回転部
１４の前面１４ｆのトンネル掘進方向の位置は、回転部
１５の前面１５ｆよりも前方に突出して設けられてい
る。つまり、これら回転部１４，１５，１６は、面盤１
２の中心に位置するものほど、トンネル掘進方向の位置
が前方になるようにして設けられている。

【００５０】さらに、各回転部１４，１５，１６は、隣
り合う回転部が反対方向に回転できるようになってい
る。

【００５１】以上のような構成のシールド機１１による
トンネル掘進時には、シールド機１１を稼働させ、各回
転部１４，１５，１６を回転させながら、先ず、回転部
１４の前面１４ｆをトンネル切羽面に当接させる。

【００５２】そして、順に回転部１４、回転部１５、回
転部１６を切羽面に挿入していき、トンネルを掘進して
いく。

【００５３】このとき、最先端で地山の掘削を行う回転
部１４の前面１４ｆの地山との当接面積は、面盤２全体
の面積に較べて大幅に小さいため、これにより、シール
ド機１１の進行方向に対するブレを小さく抑えることが
できる。従って、シールド機１１の直進性が高まるた
め、シールド機１１の方向制御が容易になる。また、シ
ールド機１１の推進時の抵抗等が小さくなるため、トン
ネル掘進速度をさらに向上できる。

【００５４】なお、以上のような第三の実施の形態例に
おいて、第二の実施の形態例のように、正回転する部分
と逆回転する部分とで、地山から受ける抵抗が略等しく
なるようにしても良い。

【００５５】＜第四の実施の形態例＞図４は本発明に係
る第四の実施の形態例としてのトンネル掘進装置の適用
例を示す斜視図である。

【００５６】先ず、ＴＢＭ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｂｏｒｉｎ
ｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）（トンネル掘進装置）２１は、前
方に位置する面盤（回転盤）２２と、この面盤２２の後
部に設けられたＴＢＭ本体２３とによって概略構成され
ている。

【００５７】ＴＢＭ本体２３は、その後部にジャッキ３
０を有し、また、ＴＢＭ本体２３の両脇には、グリッパ
（突っ張り）３１，３１が設けられている。ＴＢＭ本体
２３は、これらグリッパ３１，３１を両側に突っ張るこ
とで、姿勢を安定することができるようになっている。

【００５８】面盤２２は、第一の回転部（回転部）２４
と、第二の回転部（回転部）２５とに分かれている。第
一の回転部２４の前面２４ｆは面盤２２の前面２２ｆの
同心円となっていて、前面２２ｆの中心付近を構成して
いる。第二の回転部２５の前面２５ｆは面盤２２の前面
２２ｆから前記前面２４ｆをくり抜いた環状の形状を有
している。

【００５９】前記回転部２４と、前記回転部２５とは、
互いに逆方向に回転できるようになっている。また、回
転部２４と、回転部２５とで、回転時に地山から受ける
抵抗が略等しくなるように、両回転部２４，２５の寸法
が設定されている。

【００６０】また、面盤２２（回転部２４，２５）の前
面２２ｆ（２４ｆ，２５ｆ）には、カッター（切削部
材）２６，…が放射状に並ぶように多数配設されてい
る。

【００６１】以上のような構成のＴＢＭ２１によるトン
ネル掘進時には、面盤２２（回転部２４，２５）の前面
２２ｆ（２４ｆ，２５ｆ）をトンネル切羽面に当接させ
た状態で、面盤２２を回転させて、カッター２６，…に
よって、地山を切削しながら、ＴＢＭ２１を漸進させて
いく。

【００６２】以上のような構成のＴＢＭ２１によるトン
ネル掘進時には、前記回転部２４と、前記回転部２５と
が、逆方向に回転し、しかも、回転部２４と、回転部２
５とで、回転時に地山から受ける抵抗が略等しくなるの
で、回転部２４が地山から受ける抵抗と、回転部２５が
地山から受ける抵抗が相殺される。従って、ＴＢＭ２１
の姿勢が安定し、グリッパ３１，３１は、小さいもので
足りる。

【００６３】本実施の形態例では、小さいグリッパを用
いた構成としたが、トンネル掘進中の姿勢が安定してい
るため、グリッパは無くてもよい。

【００６４】なお、以上の各実施の形態例においては、
面盤が、二つ、あるいは、三つの回転部に分割された構
成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、
回転部はいくつに分割してもよい。また、カッター、開
口部等の形状・位置等、各面盤の具体的な細部構造も任
意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜
に変更可能であることは勿論である。

【００６５】

【発明の効果】請求項１記載の発明に係るトンネル掘進
装置によれば、前記回転盤が、同心円を境界とする複数
の回転部に分割され、前記各回転部が互いに異なる角速
度で回転するので、中心付近に位置する回転部の角速度
を大きくして、中心付近に位置する切削部材の速度を、
周付近に位置する切削部材の速度に合わせることができ
る。そして、切削部材の速度の面盤内での格差の縮小
や、中心付近に位置する切削部材による切削速度の向上
が可能となるので、トンネルの大断面化やトンネル掘進
速度の向上が図れる。さらに、磨耗による切削部材の劣
化速度を面盤内で均一化できるため、各切削部材の交換
時期の統一が図れるので、頻繁に切削部材を交換するこ
とが無くなるため、トンネル掘進作業の進行を円滑にで
きると同時に、コストの低減ができる。また、各回転部
で別々に駆動系を持ったり、ギヤ機構により各回転部に
動力を伝達することができるので、面盤回転時における
過大な負荷を分散させることができ、駆動系の負荷を軽
減できる。なお、各回転部毎に角速度が異なるため、シ
ールドチャンバー内に取り込まれた切削土砂が撹拌され
るため、シールドチャンバー内に取り込まれた切削土砂
に作泥剤を混入する必要もない。

【００６６】請求項２記載の発明に係るトンネル掘進装
置によれば、前記複数の回転部のうち、少なくとも一つ
が、他と逆方向に回転するので、シールドチャンバー内
に取り込まれた切削土砂がさらに攪拌される。また、回
転部のうち、正回転する部分と逆回転する部分とで地山
から受ける抵抗を相殺できるので、トンネル掘進中にお
けるトンネル掘進装置の軸周りの姿勢を安定でき、いわ
ゆるローリング等の発生を防止できる。さらに、姿勢制
御のためにトンネル掘進方向に交差する方向に伸びる突
っ張りを有するトンネル掘進装置においては、該突っ張
りを小さいものとしたり、あるいは、該突っ張りを無く
した構成とすることが可能になる。

【００６７】請求項３記載の発明に係るトンネル掘進装
置によれば、前記各回転部のうち、正回転する正回転部
と、逆回転する逆回転部とで、回転時に地山から受ける
抵抗が略等しくなるように、両回転部の寸法および角速
度が設定されているので、正回転部と逆回転部とで地山
から受ける抵抗を相殺できる。従って、トンネル掘進中
におけるトンネル掘進装置の軸周りの姿勢をさらに安定
でき、いわゆるローリング等の発生をさらに確実に防止
できる。

【００６８】請求項４記載の発明に係るトンネル掘進装
置によれば、前記各回転部のうち、少なくとも一つの前
記各前面のトンネル掘進方向の位置が、他と異なるの
で、請求項５記載の発明のように、前記回転盤の中心近
くに位置する前記回転部ほど、前記前面のトンネル掘進
方向の位置が、前方に突出した構成とすることができ
る。従って、最先端で地山の掘削を行う部分の地山との
当接面積を小さくしたり、これにより、トンネル掘進装
置の進行方向に対するブレを小さく抑えたりすることが
でき、トンネル掘進装置の直進性を高めることができる
ため、該装置の方向制御が容易にできる一方、トンネル
掘進速度をさらに向上できる。

【００６９】請求項５記載の発明に係るトンネル掘進装
置によれば、前記回転盤の中心近くに位置する前記回転
部ほど、前記前面のトンネル掘進方向の位置が、前方に
突出して構成されているので、最先端で地山の掘削を行
う部分の地山との当接面積を小さくでき、これにより、
トンネル掘進装置の進行方向に対するブレを小さく抑え
ることができ、トンネル掘進装置の直進性が高まるた
め、該装置の方向制御が容易になる一方、トンネル掘進
速度をさらに向上できる。

【００７０】請求項６記載の発明に係るトンネル掘進装
置によれば、前記各回転部の各々のパス数が異なるた
め、周付近に位置する前記回転部ほど、パス数を増やし
た構成とすることができ、周付近に位置する前記回転部
のカッターの間隔を、中心付近に位置する前記回転部の
カッターの間隔と同程度にすることができ、中心付近と
周付近で同様の切削作用を得ることができ、さらに、ト
ンネルの大断面化や、トンネル掘進速度の向上がはかれ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第一の実施の形態例としてのトン
ネル掘進装置の適用例を示す斜視図である。

【図２】本発明に係る第二の実施の形態例としてのトン
ネル掘進装置の適用例を示す斜視図である。

【図３】本発明に係る第三の実施の形態例としてのトン
ネル掘進装置の適用例を示す斜視図である。

【図４】本発明に係る第四の実施の形態例としてのトン
ネル掘進装置の適用例を示す斜視図である。

【図５】従来のトンネル掘進装置を示す斜視図である。

【図６】従来のトンネル掘進装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ トンネル掘進装置（シールド機） ２ 回転盤（面盤） ２ｆ 前面 ４ 回転部（第一の回転部） ４ｆ 前面 ５ 回転部（第二の回転部） ５ｆ 前面 ６ 切削部材（カッター） １１ トンネル掘進装置（シールド機） １２ 回転盤（面盤） １４ 回転部（第一の回転部） １４ｆ 前面 １５ 回転部（第二の回転部） １５ｆ 前面 １６ 回転部（第三の回転部） １６ｆ 前面 ２１ トンネル掘進装置（ＴＢＭ） ２２ 回転盤（面盤） ２４ 回転部（第一の回転部） ２４ｆ 前面 ２５ 回転部（第二の回転部） ２５ｆ 前面 ２６ 切削部材（カッター）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前面がトンネル切羽面に当接して回転する
   円盤状の回転盤と、前記前面に設けられ前記回転盤の回
   転時に地山を切削する切削部材と、を備えたトンネル掘
   進装置であって、 前記回転盤が、同心円を境界とする複数の回転部に分割
   され、 前記各回転部が互いに異なる角速度で回転すること、を
   特徴とするトンネル掘進装置。
2. 【請求項２】前記複数の回転部のうち、少なくとも一つ
   が、他と逆方向に回転すること、を特徴とする請求項１
   記載のトンネル掘進装置。
3. 【請求項３】前記各回転部のうち、正回転する正回転部
   と、逆回転する逆回転部とで、回転時に地山から受ける
   抵抗が略等しくなるように、各回転部の寸法および角速
   度が設定されていること、を特徴とする請求項２記載の
   トンネル掘進装置。
4. 【請求項４】前記各回転部のうち、少なくとも一つの回
   転部の前面のトンネル掘進方向の位置が、他と異なるこ
   と、を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記
   載のトンネル掘進装置。
5. 【請求項５】前記回転盤の中心近くに位置する前記回転
   部ほど、前記前面がトンネル掘進方向に突出して構成さ
   れていること、を特徴とする請求項４記載のトンネル掘
   進装置。
6. 【請求項６】前記各回転部のうち、少なくとも一つの回
   転部のパス数が異なること、を特徴とする請求項１から
   請求項５のいずれかに記載のトンネル掘進装置。